JP3120280B2 - 機械化学的研摩方法及びその装置 - Google Patents

機械化学的研摩方法及びその装置

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    • B24—GRINDING; POLISHING
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウェーハ（半導体
基板）の平坦化のための研摩方式に関するもので、特
に、機械化学的研摩装置において研摩に使用する研摩布
を、特性が異なる様々な種類に選択的に若しくは連続的
に使用することにより、被研摩物質の種類に対して適切
な研摩工程を進行することができ、若しくは研摩特性の
向上に適合させるための、機械化学的研摩方法及びその
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、半導体素子の高集積化の傾向
によって、ウェーハ上に多層を積層する工程を通し、限
定された領域に、要望される素子を製造することによっ
て、工程を遂行するための表面の平坦化が、工程上の収
率を増加させる主なパラメータとして作用した。
【０００３】それによって、ウェーハの平坦化のために
使用される代表的な方式が、機械化学的研摩（Chemical
Mechanical Polishing ；以下、ＣＭＰと称する）によ
る平坦化方式であるが、ＣＭＰ装置は、キャリアにより
ウェーハを保持し、このウェーハを、研摩板（研摩テー
ブル）の上部に載せた研摩布に圧力を加えながら接触さ
せて、摩擦により研摩を行わせ、この時、研摩布に研摩
液を供給して、容易に研摩されるようになっている。
【０００４】上述したごとくＣＭＰ装置は、研摩均一度
と研摩率等の向上のために、装置の構造改善と研摩方法
の変化が行われてきたが、実質的に前記の目的を達成す
るに最も重要なパラメータは、ウェーハと接触する研摩
布の構造である。以上のような理由のため、従来の研摩
布に関して、図３を参照して説明すると下記のとおりで
ある。
【０００５】図３は、機械化学的研摩装置に使用される
従来の研摩布の断面構造図であり、米国特許第５，２１
２，９１０号では、複合特性を有する物質を積層した形
態の複合研摩布を使用する、研摩布の構造及び研摩方法
に関する技術を示している。従来の研摩布の断面構造を
調べて見ると、研摩板（研摩テーブル）１０の上部に
は、研摩布１１が載せられており、この研摩布１１は下
記のように多くの部分に分けられている。
【０００６】すなわち、研摩布１１は、スポンジ等の弾
性力を有する物質からなる第１層２０と、この第１層２
０の上部に任意の空間２９を有して分割されている固い
物質からなる第２層２２と、この第２層２２の上部の固
い物質からなるが研摩液の移動が行われるように構成さ
れた第３層２３と、から構成されている。上記のように
構成された研摩布１１を使用したウェーハの研摩工程を
調べて見ると、研摩板１０の回転によって、ウェーハと
研摩布１１の第３層２３間に摩擦が行われ、同時に任意
の研摩液が、前記第３層２３の構造的な特徴によって研
摩されるウェーハの表面に供給されつつ、研摩が進行す
るようになる。
【０００７】しかし、上述したように動作する従来の研
摩方式では、ウェーハに接触される研摩布の部位が、１
種類の物質特性のみを有するようになることにより、研
摩特性の改善に限界があった。また、ウェーハに形成さ
れている膜が、研摩が進行することによって変化する場
合も、１つの特性を有する研摩布を使用するようになる
ので、ウェーハ上の様々な物質を研摩するのに適切でな
かった。
【０００８】このような不適合性を克服するためには、
すなわち被研摩物質の種類により、それに合う研摩工程
を進行するためには、研摩工程の途中で研摩布を交換し
なければならず、これによって発生する作業の繁雑さ
と、作業効率の低下とが問題点として提示された。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述した問題点を解消
するための本発明の目的は、機械化学的研摩装置におい
て研摩に使用する研摩布を、特性が異なる様々な種類に
選択的に若しくは連続的に使用することにより、被研摩
物質の種類に対して適切な研摩工程が進行可能で、また
研摩特性の向上に適当な機械化学的研摩方法及びその装
置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めの本発明の特徴は、回転可能な研摩板と該研摩板上に
付着される研摩布とを備える一方、研摩対象のウェーハ
を保持し該ウェーハを研摩布に接触させつつ回転させる
キャリアを備える機械化学的研摩装置による研摩方法に
おいて、前記研摩板上に、前記研摩布として、２種類以
上、複数枚の研摩布片を、研摩度若しくは堅度によって
配列・付着する第１段階と、前記第１段階で研摩板上に
付着した研摩布片に、前記キャリアによりウェーハを回
転させつつ接触させて研摩する第２段階と、を含み、前
記第２段階を遂行する時に、研摩対象物質の性質に合わ
せ、不必要な研摩布片を支持している研摩板の部位を下
降させて、不必要な研摩布片が他の研摩布片が維持して
いる均一な高さに比して低くなるようにする段階を更に
含むことにある。
【００１１】前記の目的を達成するための本発明の他の
特徴は、回転可能な研摩板と該研摩板上に付着される研
摩布とを備える一方、研摩対象のウェーハを保持し該ウ
ェーハを研摩布に接触させつつ回転させるキャリアを備
える機械化学的研摩装置において、前記研摩布は、複数
枚の研摩布片に分割されていて、各研摩布片に研摩度若
しくは堅度の異なる２種類以上の研摩布を用い、また、
前記研摩板は、前記複数枚の研摩布片に対応して複数個
の区域に分離されて、それぞれが別個の個体から構成さ
れると共に、各個体を上下動させて各区域の高さをそれ
ぞれ調整することができるスライダーを備えることにあ
る。
【００１２】ここで、前記研摩板に付着された各研摩布
片の間には、研摩され汚染された物質が、容易にウェー
ハの表面から除去され得るように、小溝を付加的に備え
るとよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施例を示す
機械化学的研摩装置の平面図、図２は図１のｂ−ｂ’断
面図である。回転可能な研摩板（研摩テーブル）３０が
あり、その上部には研摩布３２が載せられている。
【００１４】また、研摩板３０の円周上の一位置におけ
る研摩布３２の上方にはキャリア３４があり、このキャ
リア３４には、ウェーハ１を保持して回転可能なキャリ
アヘッド３５が備えられ、ウェーハ１を回転させつつ研
摩布３２に圧力を加えながら接触させて研摩を行わせる
ことができるようになっている。ここで、研摩布３２は
複数枚の扇形の研摩布片３２ａ，３２ｂ，・・・に分離
されており、各研摩布片には研摩度若しくは堅度の異な
る２種類以上の研摩布が用いられる。具体的には、２種
類の特性の研摩布片を交互に反復的に配置したり、多種
類の特性の研摩布片を連続的に配置したりする。
【００１５】すなわち、前記研摩布３２として、研摩対
象のウェーハ１の特性に従って、２種類以上、複数枚の
研摩布片を選択し、この後、前記研摩板３０上に、選択
された２種類以上、複数枚の研摩布片を、研摩度若しく
は堅度によって配列・付着する。各研摩布片は均一な高
さを有するようにする。尚、前記選択段階は、ウェーハ
研摩のための複数種類の研摩布片を研摩度によって分離
する段階と、ウェーハの研摩のための複数種類の研摩布
片を堅度によって分離する段階と、両段階を通して分離
した研摩布片を研摩対象のウェーハの特性によって選択
する段階とに分けることもできる。
【００１６】また、前記研摩板３０に付着された各研摩
布片３２ａ，３２ｂ，・・・の間には、研摩され汚染さ
れた物質が、容易にウェーハ１の表面から除去され得る
ように、小溝３６を付加的に備えるとよい。更に、前記
研摩板３０は、複数枚の研摩布片３２ａ，３２ｂ，・・
・に対応し て複数個の区域に分離されて、それぞれが別
個の個体から構成されると共に、各個体を上下動させて
各区域の高さをそれぞれ調整することができるスライダ
ー４０を備えている。
【００１７】次に作用を説明する。回転可能な研摩板３
０の上部に様々な種類の研摩布片からなる研摩布３２が
あり、この研摩布３２の上方には、ウェーハ１を保持し
ているキャリアヘッド３５があるので、このキャリアヘ
ッド３５が回転することによって、ウェーハ１は研摩布
３２と摩擦されつつ研摩され、また、研摩布３２に供給
される研摩液が、ウェーハ１の表面を容易に研摩され得
るようにする。
【００１８】このとき、前記研摩布３２は多くの研摩布
片に分けられており、各研摩布片の間には、小溝３６が
備えられているので、この小溝３６を通じて、研摩され
汚染された物質が、容易にウェーハ１の表面から除去さ
れることによって、均一できれいに研摩され得るように
なる。また、多くの研摩布片は、相互に連続的である
か、異なる特性を有する物質からなっているので、下記
のような方法で研摩特性を向上させることができる。
【００１９】第１に、研摩度を異ならせ、研摩布の表面
が荒い状態からきれいな状態に、連続的に若しくは反復
的に配列することによって、研摩率を高めると同時に研
摩均一度を向上させることができるようになる。第２
に、堅度を異ならせ、研摩布を堅い物質とやわらかい物
質とに連続的に若しくは反復的に配列することによっ
て、研摩均一度と平坦度とを同時に向上させることがで
きるようになる。
【００２０】更に、前記研摩板３０は、複数枚の研摩布
片３２ａ，３２ｂ，・・・に対応して複数個の区域に分
離されて、それぞれが別個の個体から構成されると共
に、各個体を上下動させて各区域の高さをそれぞれ調整
することができるスライダー４０を備えているため、次
のようにすることができる。
【００２１】研摩を行う際に、不必要な研摩布片を支持
している研摩板３０の部位（図２中３０’）を下降させ
て、不必要な研摩布片が他の研摩布片が維持している均
一な高さに比して低くなるようにすることができ、これ
により、不必要な研摩布片を研摩工程から除外すること
ができる。よって、研摩対象物質の性質に合うように、
研摩布の物質を選択的に使用することができて、研摩特
性を向上させることができる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による機械
化学的研摩方法及びその装置によれば、研摩に使用する
研摩布を、特性が異なる様々な種類に選択的に若しくは
連続的に使用することにより、被研摩物質の種類に対し
て適切な研摩工程が進行可能で、研摩特性の向上に寄与
することができるという効果が得られる。更に、不必要
な研摩布片を除外するように移動させることで、研摩対
象物質の性質に合うように、研摩布の物質を選択的に使
用することができて、研摩特性を向上させることができ
る。
【００２３】また、各研摩布片間に小溝を設けること
で、研摩され汚染された物質が、容易にウェーハの表面
から除去されることによって、均一できれいに研摩され
得るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例を示す機械化学的研摩装置
の平面図
【図２】 図１のｂ−ｂ’断面図
【図３】 機械化学的研摩装置に使用される従来の研摩
布の断面構造図
【符号の説明】
１ ウェーハ ３０ 研摩板 ３２ 研摩布 ３２ａ，３２ｂ，・・・ 研摩布片 ３４ キャリア ３５ キャリアヘッド ３６ 小溝 ４０ スライダー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−172064（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−226272（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−229805（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/304 622 B24B 37/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】回転可能な研摩板と該研摩板上に付着され
    る研摩布とを備える一方、研摩対象のウェーハを保持し
    該ウェーハを研摩布に接触させつつ回転させるキャリア
    を備える機械化学的研摩装置による研摩方法において、前記研摩板上に、前記研摩布として、 ２種類以上、複数
    枚の研摩布片を、研摩度若しくは堅度によって配列・付
    着する第１段階と、 前記第１段階で研摩板上に付着した研摩布片に、前記キ
    ャリアによりウェーハを回転させつつ接触させて研摩す
    る第２段階と、を含み、 前記第２段階を遂行する時に、研摩対象物質の性質に合
    わせ、不必要な研摩布片を支持している研摩板の部位を
    下降させて、不必要な研摩布片が他の研摩布片が維持し
    ている均一な高さに比して低くなるようにする段階を更
    に含む ことを特徴とする機械化学的研摩方法。
  2. 【請求項２】回転可能な研摩板と該研摩板上に付着され
    る研摩布とを備える一方、研摩対象のウェーハを保持し
    該ウェーハを研摩布に接触させつつ回転させるキャリア
    を備える機械化学的研摩装置において、 前記研摩布は、複数枚の研摩布片に分割されていて、各
    研摩布片に研摩度若しくは堅度の異なる２種類以上の研
    摩布を用い、 前記研摩板は、前記複数枚の研摩布片に対応して複数個
    の区域に分離されて、それぞれが別個の個体から構成さ
    れると共に、各個体を上下動させて各区域の高さをそれ
    ぞれ調整することができるスライダーを備える ことを特
    徴とする機械化学的研摩装置。
  3. 【請求項３】前記研摩板に付着された各研摩布片の間に
    は、研摩され汚染された物質が、容易にウェーハの表面
    から除去され得るように、小溝を付加的に備えることを
    特徴とする請求項２記載の機械化学的研摩装置。
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