JP3575944B2 - Polishing method, polishing apparatus, and method of manufacturing semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Polishing method, polishing apparatus, and method of manufacturing semiconductor integrated circuit device Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研磨方法、研磨装置および半導体集積回路装置の製造技術に関し、特に、半導体集積回路装置の製造工程における化学的機械研磨(Chemical Mechanical Polishing ;以下、CMPという)技術に適用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体集積回路装置の製造工程で用いるCMP技術は、層間絶縁膜の平坦化およびプラグ等の形成時に埋込み導体膜の過剰な部分を選択的に除去する際等に用いられる技術である。
【0003】
このCMPによる平坦化は、半導体チップ全体で数nmオーダーの平坦性を実現でき、表面モフォロジー(形状)も欠陥もなく鏡面状態になり優れた表面状態を形成することができる。
【0004】
CMPの具体的な方法は、例えば次の通りである。まず、半導体ウエハの裏面をCMP研磨装置のウエハ保持部にパッド(バックパッド)を介して張り付ける。半導体ウエハの外周には、研磨処理中に半導体ウエハが外れてしまうのを防止する等を主な目的としてガイドリングが設置されている。
【0005】
続いて、半導体ウエハの主面に対向して配置された研磨パッドに研磨剤を滴下した後、ウエハ保持部を研磨パッドの方向に移動させることにより、半導体ウエハを研磨パッドに押しつける。
【0006】
そして、所定の圧力を半導体ウエハの面内に対して均一に加えた状態で半導体ウエハと研磨パッドとを互いの主面に水平な方向に相対運動させることにより、半導体ウエハの主面を研磨する。
【0007】
研磨パッドには、例えば軟質研磨パッドと、硬質研磨パッドと、その2種類のパッドを張り合わせた2層パッドとがある。軟質研磨パッドは、研磨パッドが半導体ウエハ主面の形状に追従するため半導体ウエハの主面内の研磨量均一性が良いが、段差の解消度を表す段差平坦性が充分とは言えない。また、硬質研磨パッドは、その逆であり、研磨パッドが半導体ウエハ主面の形状に追従しないため研磨量均一性が充分とは言えず、段差平坦性が良好である。さらに、2層パッドは、軟質研磨パッドと硬質研磨パッドとの両方のパッドの中間的な性質を持っている。
【0008】
なお、研磨パッドは、半導体ウエハ等を研磨するとダメージを受ける。そのダメージを受けた層を取り除くために研磨パッドをダイヤモンド等で削るドレッシング処理を行う。研磨パッドは、その厚さが一定の厚さまで擦り減って研磨均一性が劣化したところで交換するようになっている。
【0009】
ところで、上記したように、硬質の研磨パッドを用いると段差の平坦化には優れているが、研磨量の均一性が悪い。これは、半導体ウエハに対する加圧が機械的な剛体加圧であると、半導体ウエハ全面が均一に加圧されるためである。
【0010】
すなわち、粘弾性体からなる研磨パッドをこれに均一な圧力を加えて板状体の半導体ウエハ等に押しつけ、研磨パッドおよび半導体ウエハを互いの主面に水平な方向に相対運動させると、研磨パッドは圧力によって圧縮するが、研磨パッドのうち、半導体ウエハの外周に位置し圧縮されない部分が相対運動によって半導体ウエハの裏面に潜り込もうとする結果、半導体ウエハの端面に応力が集中してしまう。
【0011】
このため、半導体ウエハの端面近傍が異常に研磨され、半導体ウエハの外周から1〜2cm程度の領域に研磨量の多い領域が発生してしまう。また、剛体加圧は、機械的な加工精度や半導体ウエハの厚さのばらつき等の要因が多いことが本発明者らの研究によって明らかにもなった。
【0012】
そこで、このような問題を考慮した技術として、本発明者が検討した技術によれば、CMP研磨装置のウエハ保持部とバックパッドとの間にエア等のような流体を流入可能な空間をフィルム等によって形成し、その空間に流体を流し、その際の流体圧によって半導体ウエハを上記したフィルムを介して加圧する方法がある。
【0013】
この技術の場合、半導体ウエハに対する加圧を流体等の圧力によって行うので、機械的なばらつきが無く、半導体ウエハに対して均一に加圧することができる。
【0014】
なお、CMP研磨技術については、例えば株式会社プレスジャーナル、平成5年12月20日発行、「月刊セミコンダクタワールド(Semiconductor World)1994年1月号」P58〜P62に記載がある。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、流体加圧方式を用いたCMP技術の場合、上記したフィルムの機械的特性によって、半導体ウエハの外周に局部的に応力集中が生じる結果、半導体ウエハの外周に研磨量の多い領域が発生する問題があることを本発明者は見出した。
【0016】
本発明の目的は、CMP研磨技術を用いた研磨処理に際して、被研磨物の面内の研磨均一性を向上させることのできる技術を提供することにある。
【0017】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【0019】
本発明の研磨方法は、被研磨物保持部の低剛性薄板にバックパッドを介して保持された被研磨物の被研磨面を、前記被研磨保持部に備えられた流体加圧機構部によって研磨パッドに押し付けた状態で化学的および機械的に研磨する研磨方法であって、前記研磨処理に際して、前記被研磨物の面内における加圧分布が全体的に均一となるように、前記低剛性薄板の外周の撓み部分の変形状態を設定して研磨処理を行うものである。
【0020】
本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、半導体ウエハ上に絶縁膜を形成した後、その半導体ウエハを、研磨装置におけるウエハ保持部の低剛性薄板側にバックパッドを介して保持する工程と、
前記ウエハ保持部に保持された半導体ウエハの被研磨面を、前記ウエハ保持部に備えられた流体加圧機構部によって研磨パッドに押し付けた状態で化学的および機械的に研磨する際に、
前記半導体ウエハの面内における加圧分布が全体的に均一となるように、前記低剛性薄板の外周の撓み部分の変形状態を設定して研磨処理を行い、前記絶縁膜の上面を平坦にする工程とを有するものである。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する(なお、実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する)。
【0022】
(実施の形態1)
図1は本発明の一実施の形態である研磨装置の説明図、図2および図3は図1の研磨装置における要部の拡大説明図、図4は図1の研磨装置を用いて研磨処理をした際の半導体ウエハ面内における種々の加圧分布の説明図、図5〜図7は図1の研磨装置を用いた場合の半導体集積回路装置の製造工程における要部断面図である。
【0023】
図1および図2に示す本実施の形態1の研磨装置1は、例えば半導体ウエハ(被研磨物)2等の主面をCMP(Chemical Mechanical Polishing)によって研磨する際に用いる研磨装置である。
【0024】
研磨装置1の筐体3内には、定盤4がその主面に対して垂直に設置された回転軸4aを中心にして回動可能なように軸支されている。この定盤4の主面上には、研磨パッド5が張り付けられている。研磨パッド5は、例えばポリウレタン等のような硬質材料からなる。
【0025】
定盤4の上方には、図1の左から順に、ドレッサ部6、研磨剤供給管7およびウエハキャリア(被研磨物保持部、ウエハ保持部)8が設置されている。
【0026】
ドレッサ部6は、研磨パッド5において研磨処理によって消耗してしまった部分を除去するための機構部であり、定盤4の主面に対して水平および垂直な方向に直線的に移動可能な状態で設置されているとともに、定盤4の主面に対して垂直な中心軸を中心にして回動可能な状態で設置されている。
【0027】
研磨剤供給管7は、研磨処理に際して用いる研磨剤9を研磨パッド5の主面上に供給するための構成部であり、定盤4のほぼ中心の上方に設置されている。
【0028】
ウエハキャリア8は、半導体ウエハ2を保持するとともに、研磨処理に際して、流体圧を用いて半導体ウエハ2の主面を研磨パッド5に押し付け加圧する機構部であり、定盤4の主面に対して水平および垂直な方向に直線的に移動可能な状態で設置されているとともに、定盤4の主面に対して垂直な中心軸を中心にして回動可能な状態で設置されている。
【0029】
このウエハキャリア8のキャリア本体8aの内部には、流体流入室(流体室)8bが設けられている。この流体流入室8b内には、流体供給管(流体流入部)8cを通じてエア等のような流体が供給されるようになっている。
【0030】
流体流入室8bは、流体圧均一化板8dを介して流体加圧室(流体室)8eと連通されている。流体圧均一化板8dは、例えばポーラスセラミックからなり、流体流入室8bに供給されたエアを流体加圧室8e内に均一に供給し、半導体ウエハ2の面内に加わる圧力が均一になるように調整する部材である。
【0031】
流体加圧室8eは、キャリア本体8aの下面、すなわち、研磨パッド5に対向する面に設けられたフィルム8fによって形成されている。
【0032】
このフィルム8fは、流体加圧室8e内に供給されたエア等の流体によって変形可能なように、例えばポリエチレン等のような可撓性を有する材料からなり、その主面にはバックパッド8gを介して半導体ウエハ2がその主面を研磨パッド5側に対向させて保持されるようになっている。バックパッド8gは、例えばポリウレタンまたはシリコーンゴム等からなる。
【0033】
このフィルム8fおよびバックパッド8gには、半導体ウエハ2をウエハキャリア8で搬送する際に、半導体ウエハ2をバックパッド8gに吸着させるための吸着孔8h(図2参照)が穿孔されている。この吸着孔8hは、流体加圧室8eと外界とを連通するように穿孔されている。
【0034】
フィルム8fの外周は、キャリア本体8aと、その下面外周に半導体ウエハ2を取り囲むように設置されたガイドリング8iとによって挟まれ固定されている。このガイドリング8iは、研磨処理中に半導体ウエハ2がウエハキャリア8から外れてしまわないようにするための部材であり、例えば窒化アルミニウムまたは炭化シリコン等のような研磨粒子よりも硬い材料からなる。
【0035】
すなわち、ガイドリング8iの厚さと、フィルム8fの下面から半導体ウエハ2の主面までの厚さとを常に一定とすることができるようになっている。これにより、半導体ウエハ2の主面を常に良好に研磨することが可能となっている。
【0036】
次に、本実施の形態1のウエハキャリア8の要部を図3によって説明する。
【0037】
本実施の形態1においては、研磨処理中に半導体ウエハ2の面内に加わる加圧分布が全体的に均一になるように、半導体ウエハ2の外周近傍にあたるフィルム8fの撓み部分の変形状態が設定されている。これにより、半導体ウエハ2の外周に応力集中が生じるのを低減することができるので、半導体ウエハ2の外周が異常に研磨されてしまうのを抑制することが可能となっている。
【0038】
また、本実施の形態1においては、フィルム8fがバックパッド8gに接触する領域と接触しない領域との境界部が、半導体ウエハ2上において必要領域と不必要領域との境界部にあたるように設定されている。この必要領域とは、製品を製造するのに必要な領域のことである。
【0039】
これは上記した応力集中のピークが集中するのは、フィルム8fがバックパッド8gに接する領域と接しない領域との境界部およびその近傍に当たることが本発明者の研究によって見出されたためである。
【0040】
すなわち、フィルム8fがバックパッド8gに接する領域と接しない領域との境界部を半導体ウエハ2の外周の不必要領域に配置することにより、半導体ウエハ2の外周がその応力集中のピークに起因して異常に研磨される現象が生じても、その異常に研磨される領域が製品の製造に不必要な領域で生じるようにすることができるので、製品の信頼性および歩留りを低下させることなく、研磨処理を行うことが可能となる。
【0041】
なお、図3において、Aはフィルム8fの厚さ、Bはガイドリング8iの厚さ、Cはバックパッド8gの厚さ、Dは半導体ウエハ2の厚さ、Eはガイドリング8iの内壁面からフィルム8fがバックパッド8gに接触した箇所までの隙間、Fはフィルム8fの撓み量、Gは半導体ウエハ2の端部からフィルム8fがバックパッド8gに接触した箇所までの距離、θはフィルム8fの撓み角を示している。
【0042】
本実施の形態1においては、上記したようなフィルム8fの状態にするために、例えば以下のような種々の条件を設定している。
【0043】
フィルム8fは、例えばポリエチレン等からなり、そのヤング率は、例えば400kg/mm 程度、厚さAは、例えば0.25mm程度である。隙間Eは半導体ウエハ2の搬送精度の関係により、例えば0〜2mm程度とし、本実施の形態1においては1mm程度とした。
【0044】
フィルム8fの撓み量Fは、半導体ウエハ2の搬送時(真空吸着時)において、例えば0〜1mm程度とし、本実施の形態1においては、例えば0.125mm程度とした。この場合の撓み量Fが0mmに関しては、半導体ウエハ2を保持するバックパッド8gの圧縮量を考慮したものである。
【0045】
なお、フィルム8fの撓み量Fは、曲げ剛性がある場合、F=0.881(pl /YA)1/2で表すことができ、曲げ剛性が無い場合、F=12pl /(384YA)で表すことができる。pは圧力、lはフィルム8fの半径、Yはヤング率である。
【0046】
また、半導体ウエハ2の端部からフィルム8fがバックパッド8gに接触する箇所までの距離Gは、例えば10mm程度とした。これは、本実施の形態1で用いたポリウレタンの研磨パッド5(ヤング率;10kg/mm)による半導体ウエハ2の外周への応力集中が実験的に10mm程度までであったことによるものである。その際のフィルム8fの撓み角θは、例えば0.65°であった。
【0047】
このように、半導体ウエハ2とガイドリング8iとの隙間Eが、例えば2mm以下の場合、ガイドリング8iの厚さBから、半導体ウエハ2の厚さDとバックパッド8gの厚さCとの差が、例えば0.5mm〜1mm程度となるように調節して加圧する。
【0048】
また、フィルム8fのヤング率Yとフィルム8fの厚さAとの関係をY・A=一定(X=1〜3)とする。この際、撓み角θ=0〜63°とし、tan θ=(B−C+D)/(E+G)=一定とする。
【0049】
撓み角の範囲としては、半導体ウェハ2を流体加圧を行うための最小角として0°とした。また最大角は、半導体ウェハ2の搬送(真空吸着)の制約から63°とした。
【0050】
このような研磨装置1によって半導体ウエハ2の主面を研磨した際の研磨処理結果を図4に示す。この図4において、横軸は、半導体ウエハ2の位置座標を示し、縦軸は加圧量を示している。
【0051】
また、Jは、半導体ウエハ2の面内を均一に加圧して研磨した時の研磨パッド5の反力によって生じる加圧分布を示し、Kは本発明を用いたフィルム8fの半導体ウエハ2に及ぼす加圧分布を示し、Lは本発明によって半導体ウエハ2に加わる加圧分布を示す。
【0052】
本実施の形態1によれば、研磨パッド5の反力とフィルム8fの加圧力によって半導体ウエハ2に加わる加圧を一定にすることができる。これにより、半導体ウエハ2の主面内を均一に研磨することが可能となっている。
【0053】
このような研磨装置1の動作を図1〜図3により説明する。まず、定盤4を回転軸4aを中心にして回転させた後、その定盤4の主面上に研磨剤供給管7を通じて研磨剤9を滴下する。この際、研磨剤9は定盤4を回転させたことにより遠心力によって定盤4の主面上に均一に広がる。
【0054】
続いて、半導体ウエハ2をその主面を研磨パッド5側に向けた状態でウエハキャリア8によって保持した後、そのウエハキャリア8を定盤4側に下降させる。この際、ウエハキャリア8が下降するまでの間、半導体ウエハ2は真空吸引によって保持されている。
【0055】
定盤4上に下降したウエハキャリア8は、定盤4と同様の回転運動をする。また、回転と同時に揺動運動をしている。この際、ウエハキャリア8においては、流体供給管8cを通じて流体流入室8bに供給されたエアを、流体圧均一化板8dを介して流体加圧室8eに供給することにより、フィルム8fを変形させ、半導体ウエハ2を所定の圧力で研磨パッド5に押し付ける。これにより、半導体ウエハ2の主面を研磨する。
【0056】
研磨処理終了後、ウエハキャリア8を上昇させ、代わりにドレッサ部6を下降させた後、研磨パッド5を定盤4の回転運動および揺動運動によって慣らす。
【0057】
次に、本実施の形態1の研磨装置1を用いた場合の半導体集積回路装置の製造方法を図5〜図7によって説明する。
【0058】
図5は、本実施の形態1の半導体集積回路装置の製造工程中における半導体ウエハ2の要部断面図である。半導体ウエハ2を構成する半導体基板2sは、例えばシリコン(Si)単結晶からなり、その上面には、例えば二酸化シリコン(SiO)等からなるフィールド絶縁膜10が形成されている。そして、そのフィールド絶縁膜10上には、例えばアルミニウム(Al)またはAl合金からなる配線11が形成されている。
【0059】
まず、このような半導体基板2s上に、図6に示すように、例えばSiO等からなる層間絶縁膜12をCVD法等によって堆積する。この段階においては、層間絶縁膜12の上面に凹凸が形成されている。
【0060】
続いて、前記した研磨装置1のウエハキャリア8によって半導体ウエハ2を保持した後、研磨装置1によって半導体ウエハ2の主面の層間絶縁膜12の上面を平坦化する。これにより、図7に示すように、半導体ウエハ2上の層間絶縁膜12の上面を平坦にする。
【0061】
本実施の形態1によれば、上記したように、半導体ウエハ2の主面内を均一に平坦化することが可能となっている。
【0062】
このような本実施の形態1によれば、以下の効果を得ることが可能となる。
【0063】
(1).研磨処理中に半導体ウエハ2の面内に加わる加圧分布が全体的に均一になるように、半導体ウエハ2の外周近傍にあたるフィルム8fの撓み部分の変形状態を変えることにより、半導体ウエハ2の外周に生じる応力集中を低減することができるので、その応力集中に起因して半導体ウエハ2の外周が異常に研磨されてしまうのを抑制することが可能となる。すなわち、半導体ウエハ2の面内の研磨量の均一性を向上させることが可能となる。したがって、半導体集積回路装置の信頼性および歩留りを向上させることが可能となる。
【0064】
(2).フィルム8fがバックパッド8gに接触する領域と接触しない領域との境界部が、半導体ウエハ2上において必要領域と不必要領域との境界部にあたるように設定したことにより、半導体ウエハ2の外周がその応力集中のピークに起因して異常に研磨される現象が生じても、その異常に研磨される領域が製品の製造に不必要な領域で生じるようにすることができるので、半導体集積回路装置の信頼性および歩留りを低下させることなく、研磨処理を行うことが可能となる。
【0065】
(実施の形態2)
図8は本発明の他の実施の形態である研磨装置の要部拡大断面図である。
【0066】
本実施の形態2においては、図8に示すように、研磨装置1のバックパッド8gが、例えばシリコーンゴムまたはポリウレタン等のような粘弾性体によって構成されている。
【0067】
これにより、研磨処理前においてバックパッド8gに接触していないフィルム8fが研磨処理時に撓みバックパッド8gに接触することにより、バックパッド8gの接触領域(図8の距離Gの領域)に圧力が集中したとしても、その圧力を分散させることができるので、半導体ウエハ2の主面内に加わる圧力を全体的に均一にすることが可能となっている。
【0068】
したがって、本実施の形態2においては、前記実施の形態1と同様の効果を得ることが可能となる。
【0069】
(実施の形態3)
図9は本発明の他の実施の形態である研磨装置の要部拡大断面図である。
【0070】
本実施の形態3においては、図9に示すように、研磨装置1のガイドリング8iの断面形状が、例えばL字状に形成されている。このガイドリング8iの下部の段部分の厚さは、半導体ウエハ2の厚さDと等しくなっている。
【0071】
そして、バックパッド8gは、その径が半導体ウエハ2の径よりも大径となっており、その端部がガイドリング8iの段部上にかかるように形成され保持されている。
【0072】
これにより、バックパッド8gから半導体ウエハ2の外周にかかっていた荷重をガイドリング8iにもかかるようにすることができ、その荷重を分散させることができるので、半導体ウエハ2の外周に生じる応力集中を低減することができ、半導体ウエハ2の外周が異常に削れてしまうのを抑制することが可能となっている。
【0073】
また、本実施の形態3においては、フィルム8fがバックパッド8gに接触する領域と接触しない領域との境界部が、半導体ウエハ2の外周よりもさらに外周の位置になるように設定されている。
【0074】
これにより、半導体ウエハ2の外周がその応力集中のピークに起因して異常に研磨される現象が生じても、その異常に研磨される領域が製品の製造に不必要な領域で生じるようにすることが可能となっている。
【0075】
したがって、本実施の形態3においては、前記実施の形態1と同様の効果を得ることが可能となっている。
【0076】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態1〜3に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0077】
例えば前記実施の形態においては、層間絶縁膜の平坦化にCMP技術を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく種々適用可能であり、例えば接続孔内に埋め込まれた導体膜上面の平坦化処理等にも適用できる。
【0078】
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野である半導体集積回路装置の製造工程で用いるCMP技術に適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、例えば液晶基板等の製造工程で用いるCMP技術等に適用できる。本発明は、少なくともCMP技術を用いるものに適用できる。
【0079】
【発明の効果】
本願によって開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下の通りである。
【0080】
(1).本発明の研磨方法によれば、研磨処理に際して、被研磨物の面内における加圧分布が全体的に均一となるように、低剛性薄板の外周の撓み部分の変形状態を設定して研磨処理を行うことにより、CMP研磨技術を用いた研磨処理に際して、被研磨物の外周に生じる応力集中を低減することができるので、被研磨物の面内の研磨均一性を向上させることが可能となる。
【0081】
(2).本発明の半導体集積回路装置の製造方法によれば、半導体ウエハの面内における加圧分布が全体的に均一となるように、低剛性薄板の外周の撓み部分の変形状態を設定して研磨処理を行い、半導体ウエハ上に形成された絶縁膜の上面を平坦にすることにより、CMP研磨技術を用いた研磨処理に際して、半導体ウエハの外周に生じる応力集中を低減することができるので、半導体ウエハの面内の絶縁膜の研磨均一性を向上させることが可能となる。したがって、半導体集積回路装置の歩留りおよび信頼性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である研磨装置の説明図である。
【図2】図1の研磨装置の要部の拡大説明図である。
【図3】図1の研磨装置の要部の拡大説明図である。
【図4】図1の研磨装置を用いて研磨処理をした際の半導体ウエハ面内における種々の加圧分布の説明図である。
【図5】図1の研磨装置を用いた場合の半導体集積回路装置の製造工程における要部断面図である。
【図6】図1の研磨装置を用いた場合の図5に続く半導体集積回路装置の製造工程における要部断面図である。
【図7】図1の研磨装置を用いた場合の図6に続く半導体集積回路装置の製造工程における要部断面図である。
【図8】本発明の他の実施の形態である研磨装置の要部断面図である。
【図9】本発明の他の実施の形態である研磨装置の要部断面図である。
【符号の説明】
1 研磨装置
2 半導体ウエハ(被研磨物)
2s 半導体基板
3 筐体
4 定盤
4a 回転軸
5 研磨パッド
6 ドレッサ部
7 研磨剤供給管
8 ウエハキャリア(被研磨物保持部、ウエハ保持部)
8a キャリア本体
8b 流体流入室(流体室)
8c 流体供給管(流体流入部)
8d 流体圧均一化板
8e 流体加圧室(流体室)
8f フィルム(低剛性薄板)
8g バックパッド
8h 吸着孔
8i ガイドリング
9 研磨剤
10 フィールド絶縁膜
11 配線
12 層間絶縁膜(絶縁膜)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a polishing method, a polishing apparatus, and a manufacturing technique of a semiconductor integrated circuit device, and is particularly effective when applied to a chemical mechanical polishing (CMP) technique in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device. It is about technology.
[0002]
[Prior art]
The CMP technique used in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device is a technique used when an excessive portion of a buried conductor film is selectively removed at the time of flattening an interlayer insulating film and forming a plug or the like.
[0003]
The planarization by the CMP can realize a flatness of the order of several nanometers over the entire semiconductor chip, and can form a mirror-like surface without any surface morphology (shape) and defects, thereby forming an excellent surface state.
[0004]
A specific method of CMP is, for example, as follows. First, the back surface of a semiconductor wafer is attached to a wafer holding portion of a CMP polishing apparatus via a pad (back pad). A guide ring is provided on the outer periphery of the semiconductor wafer for the main purpose of preventing the semiconductor wafer from coming off during the polishing process.
[0005]
Subsequently, after the abrasive is dropped on the polishing pad arranged to face the main surface of the semiconductor wafer, the semiconductor wafer is pressed against the polishing pad by moving the wafer holder in the direction of the polishing pad.
[0006]
Then, the main surface of the semiconductor wafer is polished by moving the semiconductor wafer and the polishing pad relative to each other in a direction horizontal to the main surfaces while a predetermined pressure is uniformly applied to the surface of the semiconductor wafer. .
[0007]
The polishing pad includes, for example, a soft polishing pad, a hard polishing pad, and a two-layer pad in which the two types of pads are bonded. The soft polishing pad has good uniformity in the amount of polishing in the main surface of the semiconductor wafer because the polishing pad follows the shape of the main surface of the semiconductor wafer, but it cannot be said that the flatness representing the degree of elimination of the level difference is sufficient. On the other hand, the hard polishing pad does not follow the shape of the main surface of the semiconductor wafer because the polishing pad does not follow the shape of the main surface of the semiconductor wafer. Further, the two-layer pad has properties intermediate to both soft and hard polishing pads.
[0008]
The polishing pad is damaged when polishing a semiconductor wafer or the like. In order to remove the damaged layer, a dressing process for shaving the polishing pad with diamond or the like is performed. The polishing pad is replaced when the polishing pad is worn down to a certain thickness and the polishing uniformity is degraded.
[0009]
By the way, as described above, when a hard polishing pad is used, the flattening of the steps is excellent, but the uniformity of the polishing amount is poor. This is because if the pressure on the semiconductor wafer is a mechanical rigid pressure, the entire surface of the semiconductor wafer is uniformly pressed.
[0010]
That is, when a polishing pad made of a viscoelastic body is pressed against a plate-shaped semiconductor wafer or the like by applying uniform pressure to the polishing pad and the polishing pad and the semiconductor wafer are relatively moved in a direction horizontal to each other's main surfaces, the polishing pad is Is compressed by pressure, but a portion of the polishing pad which is located on the outer periphery of the semiconductor wafer and is not compressed tries to sneak into the back surface of the semiconductor wafer by relative motion, so that stress concentrates on the end face of the semiconductor wafer.
[0011]
Therefore, the vicinity of the end face of the semiconductor wafer is abnormally polished, and a region having a large amount of polishing is generated in a region of about 1 to 2 cm from the outer periphery of the semiconductor wafer. In addition, the present inventors have found that rigid pressurization has many factors such as mechanical processing accuracy and variations in the thickness of semiconductor wafers.
[0012]
Therefore, according to the technology studied by the present inventor as a technology considering such a problem, a space in which a fluid such as air can flow between a wafer holding portion and a back pad of a CMP polishing apparatus is formed as a film. There is a method in which a fluid is caused to flow in the space and the semiconductor wafer is pressurized through the above-mentioned film by the fluid pressure at that time.
[0013]
In the case of this technique, since the pressure on the semiconductor wafer is performed by the pressure of a fluid or the like, there is no mechanical variation, and the pressure can be uniformly applied to the semiconductor wafer.
[0014]
The CMP polishing technique is described, for example, in Press Journal Inc., issued on December 20, 1993, “Monthly Semiconductor World, January 1994”, pp. 58-62.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the CMP technique using the fluid pressurization method, due to the mechanical properties of the film described above, stress concentration occurs locally on the outer periphery of the semiconductor wafer, and as a result, a region with a large amount of polishing occurs on the outer periphery of the semiconductor wafer. The inventor has found that there is a problem.
[0016]
An object of the present invention is to provide a technique capable of improving in-plane polishing uniformity of an object to be polished during a polishing process using a CMP polishing technique.
[0017]
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
[0019]
In the polishing method of the present invention, the surface to be polished of the object to be polished held on the low rigid thin plate of the object to be polished via the back pad is polished by the fluid pressure mechanism provided in the holder to be polished. A polishing method for chemically and mechanically polishing while pressed against a pad, wherein the low-rigidity thin plate is so formed that a pressure distribution in a plane of the object to be polished becomes uniform throughout the polishing process. The polishing process is performed by setting the deformed state of the bent portion on the outer periphery of the above.
[0020]
The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes, after forming an insulating film on a semiconductor wafer, holding the semiconductor wafer via a back pad on a low-rigidity thin plate side of a wafer holding unit in a polishing apparatus;
When polishing the surface to be polished of the semiconductor wafer held by the wafer holding unit chemically and mechanically in a state pressed against a polishing pad by a fluid pressure mechanism provided in the wafer holding unit,
Polishing is performed by setting the deformed state of the bent portion on the outer periphery of the low-rigidity thin plate so that the pressure distribution in the plane of the semiconductor wafer is entirely uniform, and the upper surface of the insulating film is flattened. And a process.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. (Note that components having the same function are denoted by the same reference numerals throughout the drawings for describing the embodiments, and repetitive description thereof will be omitted.) Do).
[0022]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an explanatory view of a polishing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are enlarged explanatory views of main parts in the polishing apparatus of FIG. 1, and FIG. 4 is a polishing process using the polishing apparatus of FIG. FIG. 5 is an explanatory view of various pressure distributions in the surface of a semiconductor wafer when the polishing is performed, and FIGS. 5 to 7 are cross-sectional views of main parts in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device using the polishing apparatus of FIG.
[0023]
The polishing apparatus 1 according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is a polishing apparatus used when polishing a main surface of, for example, a semiconductor wafer (an object to be polished) 2 by CMP (Chemical Mechanical Polishing).
[0024]
A platen 4 is rotatably supported in a housing 3 of the polishing apparatus 1 so as to be rotatable about a rotation shaft 4a installed perpendicularly to a main surface thereof. A polishing pad 5 is attached on the main surface of the surface plate 4. The polishing pad 5 is made of a hard material such as polyurethane.
[0025]
Above the surface plate 4, a dresser section 6, an abrasive supply pipe 7, and a wafer carrier (a workpiece holding section, a wafer holding section) 8 are installed in order from the left of FIG. 1.
[0026]
The dresser 6 is a mechanism for removing a portion of the polishing pad 5 consumed by the polishing process, and is capable of moving linearly in the horizontal and vertical directions with respect to the main surface of the platen 4. And is installed so as to be rotatable about a central axis perpendicular to the main surface of the surface plate 4.
[0027]
The polishing agent supply pipe 7 is a component for supplying the polishing agent 9 used in the polishing process onto the main surface of the polishing pad 5, and is installed substantially above the center of the platen 4.
[0028]
The wafer carrier 8 is a mechanism that holds the semiconductor wafer 2 and presses the main surface of the semiconductor wafer 2 against the polishing pad 5 using a fluid pressure during the polishing process. It is installed so as to be able to move linearly in the horizontal and vertical directions, and is installed so as to be rotatable about a central axis perpendicular to the main surface of the surface plate 4.
[0029]
A fluid inflow chamber (fluid chamber) 8b is provided inside the carrier main body 8a of the wafer carrier 8. A fluid such as air is supplied into the fluid inflow chamber 8b through a fluid supply pipe (fluid inflow portion) 8c.
[0030]
The fluid inflow chamber 8b communicates with a fluid pressurizing chamber (fluid chamber) 8e via a fluid pressure equalizing plate 8d. The fluid pressure equalizing plate 8d is made of, for example, porous ceramic, and supplies the air supplied to the fluid inflow chamber 8b uniformly into the fluid pressurizing chamber 8e so that the pressure applied to the surface of the semiconductor wafer 2 becomes uniform. It is a member to be adjusted.
[0031]
The fluid pressurizing chamber 8e is formed by a film 8f provided on a lower surface of the carrier body 8a, that is, a surface facing the polishing pad 5.
[0032]
The film 8f is made of a flexible material such as polyethylene so as to be deformable by a fluid such as air supplied into the fluid pressurizing chamber 8e, and has a back pad 8g on its main surface. The semiconductor wafer 2 is held with its main surface opposed to the polishing pad 5 side. The back pad 8g is made of, for example, polyurethane or silicone rubber.
[0033]
The film 8f and the back pad 8g have perforations 8h (see FIG. 2) for adsorbing the semiconductor wafer 2 to the back pad 8g when the semiconductor wafer 2 is carried by the wafer carrier 8. The suction hole 8h is formed so as to communicate the fluid pressurizing chamber 8e with the outside world.
[0034]
The outer periphery of the film 8f is sandwiched and fixed by a carrier body 8a and a guide ring 8i provided on the outer periphery of the lower surface so as to surround the semiconductor wafer 2. The guide ring 8i is a member for preventing the semiconductor wafer 2 from coming off the wafer carrier 8 during the polishing process, and is made of a material harder than abrasive particles such as aluminum nitride or silicon carbide.
[0035]
That is, the thickness of the guide ring 8i and the thickness from the lower surface of the film 8f to the main surface of the semiconductor wafer 2 can always be kept constant. Thus, the main surface of the semiconductor wafer 2 can always be polished well.
[0036]
Next, a main part of the wafer carrier 8 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
[0037]
In the first embodiment, the deformation state of the bent portion of the film 8f near the outer periphery of the semiconductor wafer 2 is set so that the distribution of the pressure applied to the surface of the semiconductor wafer 2 during the polishing process becomes uniform as a whole. Have been. Accordingly, it is possible to reduce the occurrence of stress concentration on the outer periphery of the semiconductor wafer 2, so that it is possible to suppress the outer periphery of the semiconductor wafer 2 from being abnormally polished.
[0038]
In the first embodiment, the boundary between the region where the film 8f contacts the back pad 8g and the region where the film 8f does not contact the back pad 8g corresponds to the boundary between the necessary region and the unnecessary region on the semiconductor wafer 2. ing. The necessary area is an area necessary for manufacturing a product.
[0039]
The reason why the peak of the stress concentration is concentrated is that the research by the present inventors has found that the film 8f hits the boundary portion between the region in contact with the back pad 8g and the region not in contact with the back pad 8g and the vicinity thereof.
[0040]
That is, by arranging the boundary between the region where the film 8f contacts the back pad 8g and the region where the film 8f does not contact the unnecessary region on the outer periphery of the semiconductor wafer 2, the outer periphery of the semiconductor wafer 2 is caused by the peak of the stress concentration. Even if the phenomenon of abnormal polishing occurs, the abnormally polished area can be generated in an area unnecessary for the production of the product, so that the polishing can be performed without lowering the reliability and yield of the product. Processing can be performed.
[0041]
In FIG. 3, A is the thickness of the film 8f, B is the thickness of the guide ring 8i, C is the thickness of the back pad 8g, D is the thickness of the semiconductor wafer 2, and E is the inner wall of the guide ring 8i. G is the gap between the film 8f and the back pad 8g, F is the amount of deflection of the film 8f, G is the distance from the edge of the semiconductor wafer 2 to the place where the film 8f is in contact with the back pad 8g, and θ is the film 8f. The deflection angle is shown.
[0042]
In the first embodiment, for example, the following various conditions are set in order to make the state of the film 8f as described above.
[0043]
The film 8f is made of, for example, polyethylene, and has a Young's modulus of, for example, about 400 kg / mm 2 , and a thickness A of, for example, about 0.25 mm. The gap E is set to, for example, about 0 to 2 mm depending on the transfer accuracy of the semiconductor wafer 2, and is set to about 1 mm in the first embodiment.
[0044]
The deflection amount F of the film 8f is, for example, about 0 to 1 mm when the semiconductor wafer 2 is transferred (during vacuum suction), and is, for example, about 0.125 mm in the first embodiment. The amount of deflection F of 0 mm in this case is based on the amount of compression of the back pad 8g that holds the semiconductor wafer 2.
[0045]
In addition, the bending amount F of the film 8f can be expressed by F = 0.81 3 (pl 4 / YA) 1/2 when there is bending rigidity, and F = 12pl 4 / (384YA) when there is no bending rigidity. 3 ). p is pressure, l is the radius of the film 8f, and Y is Young's modulus.
[0046]
The distance G from the end of the semiconductor wafer 2 to the point where the film 8f contacts the back pad 8g is, for example, about 10 mm. This is because the concentration of stress on the outer periphery of the semiconductor wafer 2 by the polyurethane polishing pad 5 (Young's modulus; 10 kg / mm 2 ) used in the first embodiment was experimentally up to about 10 mm. . At this time, the deflection angle θ of the film 8f was, for example, 0.65 °.
[0047]
As described above, when the gap E between the semiconductor wafer 2 and the guide ring 8i is, for example, 2 mm or less, the difference between the thickness B of the guide ring 8i and the thickness D of the semiconductor wafer 2 and the thickness C of the back pad 8g is obtained. However, the pressure is adjusted so as to be, for example, about 0.5 mm to 1 mm.
[0048]
The relationship between the Young's modulus Y of the film 8f and the thickness A of the film 8f is set as Y · A x = constant (X = 1 to 3). At this time, the deflection angle θ is set to 0 to 63 °, and tan θ = (B−C + D) / (E + G) = constant.
[0049]
The range of the bending angle was set to 0 ° as the minimum angle for performing fluid pressure on the semiconductor wafer 2. In addition, the maximum angle was set to 63 ° due to restrictions on the transfer (vacuum suction) of the semiconductor wafer 2.
[0050]
FIG. 4 shows a polishing process result when the main surface of the semiconductor wafer 2 is polished by such a polishing apparatus 1. 4, the horizontal axis indicates the position coordinates of the semiconductor wafer 2, and the vertical axis indicates the amount of pressurization.
[0051]
J indicates a pressure distribution caused by a reaction force of the polishing pad 5 when the surface of the semiconductor wafer 2 is uniformly pressurized and polished, and K indicates an effect on the semiconductor wafer 2 of the film 8f using the present invention. The pressure distribution is shown, and L represents the pressure distribution applied to the semiconductor wafer 2 according to the present invention.
[0052]
According to the first embodiment, the pressure applied to the semiconductor wafer 2 by the reaction force of the polishing pad 5 and the pressing force of the film 8f can be kept constant. Thereby, it is possible to uniformly polish the main surface of the semiconductor wafer 2.
[0053]
The operation of the polishing apparatus 1 will be described with reference to FIGS. First, after rotating the surface plate 4 about the rotation shaft 4a, an abrasive 9 is dropped on the main surface of the surface plate 4 through an abrasive supply pipe 7. At this time, the abrasive 9 is uniformly spread on the main surface of the platen 4 by centrifugal force by rotating the platen 4.
[0054]
Subsequently, the semiconductor wafer 2 is held by the wafer carrier 8 with its main surface facing the polishing pad 5, and then the wafer carrier 8 is lowered to the surface plate 4. At this time, the semiconductor wafer 2 is held by vacuum suction until the wafer carrier 8 descends.
[0055]
The wafer carrier 8 descending on the surface plate 4 makes the same rotational movement as the surface plate 4. In addition, it is oscillating at the same time as rotation. At this time, in the wafer carrier 8, the film 8f is deformed by supplying the air supplied to the fluid inflow chamber 8b through the fluid supply pipe 8c to the fluid pressurization chamber 8e via the fluid pressure equalizing plate 8d. Then, the semiconductor wafer 2 is pressed against the polishing pad 5 at a predetermined pressure. Thus, the main surface of the semiconductor wafer 2 is polished.
[0056]
After the polishing process is completed, the wafer carrier 8 is raised, and the dresser unit 6 is lowered instead. Then, the polishing pad 5 is conditioned by the rotating motion and the swinging motion of the platen 4.
[0057]
Next, a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device using the polishing apparatus 1 of the first embodiment will be described with reference to FIGS.
[0058]
FIG. 5 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor wafer 2 during a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment. The semiconductor substrate 2s constituting the semiconductor wafer 2 is made of, for example, silicon (Si) single crystal, and a field insulating film 10 made of, for example, silicon dioxide (SiO 2 ) is formed on the upper surface thereof. On the field insulating film 10, a wiring 11 made of, for example, aluminum (Al) or an Al alloy is formed.
[0059]
First, as shown in FIG. 6, an interlayer insulating film 12 made of, for example, SiO 2 is deposited on such a semiconductor substrate 2s by a CVD method or the like. At this stage, irregularities are formed on the upper surface of the interlayer insulating film 12.
[0060]
Subsequently, after the semiconductor wafer 2 is held by the wafer carrier 8 of the polishing apparatus 1, the upper surface of the interlayer insulating film 12 on the main surface of the semiconductor wafer 2 is flattened by the polishing apparatus 1. Thereby, as shown in FIG. 7, the upper surface of the interlayer insulating film 12 on the semiconductor wafer 2 is flattened.
[0061]
According to the first embodiment, as described above, the inside of the main surface of the semiconductor wafer 2 can be uniformly flattened.
[0062]
According to the first embodiment, the following effects can be obtained.
[0063]
(1). The deformed state of the bent portion of the film 8f near the outer periphery of the semiconductor wafer 2 is changed so that the distribution of the pressure applied to the surface of the semiconductor wafer 2 during the polishing process becomes uniform throughout. Can be reduced, so that the outer periphery of the semiconductor wafer 2 is abnormally polished due to the stress concentration can be suppressed. That is, it is possible to improve the uniformity of the in-plane polishing amount of the semiconductor wafer 2. Therefore, the reliability and yield of the semiconductor integrated circuit device can be improved.
[0064]
(2). By setting the boundary between the region where the film 8f contacts the back pad 8g and the region where the film 8f does not contact the boundary between the necessary region and the unnecessary region on the semiconductor wafer 2, the outer periphery of the semiconductor wafer 2 is Even if the phenomenon of abnormal polishing occurs due to the stress concentration peak, the abnormally polished area can be caused in an area unnecessary for the manufacture of a product. Polishing can be performed without lowering reliability and yield.
[0065]
(Embodiment 2)
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a polishing apparatus according to another embodiment of the present invention.
[0066]
In the second embodiment, as shown in FIG. 8, the back pad 8g of the polishing apparatus 1 is made of a viscoelastic material such as silicone rubber or polyurethane.
[0067]
As a result, the film 8f that is not in contact with the back pad 8g before the polishing process is bent during the polishing process and comes into contact with the back pad 8g, so that pressure is concentrated on the contact area of the back pad 8g (the area of the distance G in FIG. 8). Even so, the pressure can be dispersed, so that the pressure applied to the main surface of the semiconductor wafer 2 can be made uniform as a whole.
[0068]
Therefore, in the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
[0069]
(Embodiment 3)
FIG. 9 is an enlarged sectional view of a main part of a polishing apparatus according to another embodiment of the present invention.
[0070]
In the third embodiment, as shown in FIG. 9, the cross-sectional shape of the guide ring 8i of the polishing apparatus 1 is formed, for example, in an L-shape. The thickness of the lower step portion of the guide ring 8 i is equal to the thickness D of the semiconductor wafer 2.
[0071]
The diameter of the back pad 8g is larger than the diameter of the semiconductor wafer 2, and the back pad 8g is formed and held so that the end of the back pad 8g covers the step of the guide ring 8i.
[0072]
Thus, the load applied from the back pad 8g to the outer periphery of the semiconductor wafer 2 can be applied to the guide ring 8i, and the load can be dispersed. Can be reduced, and abnormal removal of the outer periphery of the semiconductor wafer 2 can be suppressed.
[0073]
In the third embodiment, the boundary between the region where the film 8f contacts the back pad 8g and the region where the film 8f does not contact the back pad 8g is set so as to be located further on the outer periphery than the outer periphery of the semiconductor wafer 2.
[0074]
Thereby, even if the outer periphery of the semiconductor wafer 2 is abnormally polished due to the peak of the stress concentration, the abnormally polished region is generated in a region unnecessary for manufacturing a product. It is possible.
[0075]
Therefore, in the third embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
[0076]
As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the first to third embodiments, and can be variously modified without departing from the gist thereof. Needless to say,
[0077]
For example, in the above-described embodiment, the case where the CMP technique is used to planarize the interlayer insulating film has been described. However, the present invention is not limited to this, and various applications are possible. For example, a conductive film embedded in a connection hole. It can also be applied to flattening of the upper surface and the like.
[0078]
In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to the CMP technique used in the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device, which is the application field as the background, has been described, but the invention is not limited thereto. For example, it can be applied to a CMP technique used in a manufacturing process of a liquid crystal substrate or the like. The present invention is at least applicable to those using the CMP technique.
[0079]
【The invention's effect】
The effects obtained by typical aspects of the invention disclosed in the present application will be briefly described as follows.
[0080]
(1). According to the polishing method of the present invention, during the polishing process, the deformation state of the bent portion on the outer periphery of the low-rigidity thin plate is set such that the pressure distribution in the surface of the workpiece is uniform throughout. Is performed, during the polishing process using the CMP polishing technique, the stress concentration generated on the outer periphery of the object to be polished can be reduced, so that the in-plane polishing uniformity of the object to be polished can be improved. .
[0081]
(2). According to the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, the polishing process is performed by setting the deformed state of the bent portion on the outer periphery of the low-rigidity thin plate so that the pressure distribution in the plane of the semiconductor wafer is entirely uniform. And flattening the upper surface of the insulating film formed on the semiconductor wafer, it is possible to reduce the concentration of stress generated on the outer periphery of the semiconductor wafer during the polishing process using the CMP polishing technique. Polishing uniformity of the in-plane insulating film can be improved. Therefore, the yield and reliability of the semiconductor integrated circuit device can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged explanatory view of a main part of the polishing apparatus of FIG. 1;
FIG. 3 is an enlarged explanatory view of a main part of the polishing apparatus of FIG. 1;
FIG. 4 is an explanatory diagram of various pressure distributions in a semiconductor wafer surface when a polishing process is performed by using the polishing apparatus of FIG. 1;
5 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor integrated circuit device in a manufacturing step using the polishing apparatus of FIG. 1;
6 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor integrated circuit device in a manufacturing step following that of FIG. 5 when the polishing apparatus of FIG. 1 is used;
7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor integrated circuit device in a manufacturing step following that of FIG. 6 when the polishing apparatus of FIG. 1 is used;
FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of a polishing apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part of a polishing apparatus according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 polishing apparatus 2 semiconductor wafer (object to be polished)
2s Semiconductor substrate 3 Housing 4 Surface plate 4a Rotating shaft 5 Polishing pad 6 Dresser unit 7 Abrasive supply tube 8 Wafer carrier (substrate to be polished, wafer holder)
8a Carrier body 8b Fluid inflow chamber (fluid chamber)
8c Fluid supply pipe (fluid inflow section)
8d Fluid pressure equalizing plate 8e Fluid pressurizing chamber (fluid chamber)
8f film (low rigidity thin plate)
8g Back pad 8h Suction hole 8i Guide ring 9 Abrasive 10 Field insulating film 11 Wiring 12 Interlayer insulating film (insulating film)

Claims (5)

被研磨物保持部に外周部を固定され流体加圧機構により中央部が下方に押し出されて、変形した低剛性薄板にバックパッドを介して保持された被研磨物の被研磨面の裏面を、前記被研磨物保持部に備えられた前記流体加圧機構部によって研磨パッドに押し付けた状態で化学的および機械的に研磨する研磨処理方法であって、前記研磨処理に際して、前記低剛性薄板の固定された外周部分と下方に押し出されて、変形した中央部分との接続部分にあたる周辺部分の撓み部分のバックパッドに接する領域と接しない領域との境界部を、前記被研磨物の製品が取得されない周辺部の領域に配置されるようにしたことを特徴とする研磨方法。The outer peripheral portion is fixed to the polished object holding portion , the central portion is pushed downward by the fluid pressurizing mechanism, and the back surface of the polished surface of the polished object held via the back pad on the deformed low rigid thin plate, wherein a polishing treatment method for polishing chemically and mechanically in a state pressed against the polishing pad by the fluid pressure mechanism provided in the polishing target holding unit, when the polishing process, the pre-Symbol low rigidity sheet The product of the object to be polished acquires a boundary portion between a region in contact with the back pad and a region in contact with the back pad of a bent portion of a peripheral portion corresponding to a connection portion between the fixed outer peripheral portion and the deformed central portion, which is connected to the deformed central portion. A polishing method characterized in that the polishing method is arranged in a peripheral region that is not performed. 請求項1記載の研磨方法において、前記バックパッドは粘弾性体によって構成されていることを特徴とする研磨方法。2. The polishing method according to claim 1, wherein the back pad is made of a viscoelastic body. 被研磨物保持部に保持された被研磨物の研磨面を、前記被研磨物保持部に設けられた流体加圧機構部によって研磨パッドに押し付けた状態で化学的および機械的に研磨する研磨装置であって、
前記流体加圧機構部は、前記被研磨物保持部に設けられた流体室と、前記流体室に流体を流入する流体流入部と、前記被研磨物保持部において前記研磨パッド側に設けられて前記流体室を形成するとともに、前記流体室に流入された流体の圧力によって変形する外周部を前記被研磨物保持部に固定された低剛性薄板とを有し、
前記低剛性薄板の下面にバックパッドを介して配置された前記被研磨物を、研磨処理に際して、前記流体室に流入される流体の圧力によって中央部が下方に押し出されて、変形した前記低剛性薄板によって、前記研磨パッドに押し付ける構造を備え、
前記研磨処理に際して、前記低剛性薄板の固定された外周部分と下方に押し出されて、変形した中央部分との接続部分にあたる周辺部分の撓み部分のバックパッドに接する領域と接しない領域との境界部を、前記被研磨物の製品が取得されない周辺部の領域に配置されるようにし設置したことを特徴とする研磨装置。
A polishing apparatus for chemically and mechanically polishing a polished surface of a polished object held by a polished object holding portion against a polishing pad by a fluid pressure mechanism provided in the polished object holding portion. And
The fluid pressurizing mechanism section is provided on the polishing pad side in the fluid chamber provided in the polishing target holding section, a fluid inflow section for flowing fluid into the fluid chamber, and the polishing target holding section. Forming the fluid chamber, having a low-rigidity thin plate fixed to the polished-piece holding portion, the outer peripheral portion deformed by the pressure of the fluid flowing into the fluid chamber,
During polishing, the object to be polished disposed on the lower surface of the low-rigidity thin plate via a back pad is pressed downward at the center by the pressure of the fluid flowing into the fluid chamber, thereby deforming the low-rigidity rigid plate. Therefore a thin plate, having a structure for pressing the polishing pad,
During the polishing process, pre Symbol extruded downward and fixed outer peripheral portion of the low-rigidity thin plate, the boundary between the flexure region not in contact with the area in contact with the back pad near portion corresponding connecting portion between the deformed central portion part of the polishing apparatus characterized by product of the object to be polished is placed so as to be disposed in the region of the periphery which is not acquired.
請求項3記載の研磨装置において、前記被研磨物保持部において、前記研磨パッドに対向する面に、前記被研磨物を囲むようなガイドリングを設け、かつ、前記バックパッドの外周端を前記ガイドリングにかかる構造としたことを特徴とする研磨装置。4. The polishing apparatus according to claim 3, wherein a guide ring surrounding the object to be polished is provided on a surface facing the polishing pad in the object to be polished, and an outer peripheral edge of the back pad is guided by the guide. A polishing apparatus characterized by having a structure relating to a ring. 半導体ウエハ上に絶縁膜を形成した後、その半導体ウエハを、研磨装置におけるウエハ保持部に外周部を固定され流体加圧機構により中央部が下方に押し出されて、変形した低剛性薄板側にバックパッドを介して保持する工程と、
前記ウエハ保持部に保持された半導体ウエハの被研磨面を、前記ウエハ保持部に備えられた流体加圧機構部によって研磨パッドに押し付けた状態で化学的および機械的に研磨する際に、
記低剛性薄板の固定された外周部分と下方に押し出されて、変形した中央部分との接続部分にあたる周辺部分の撓み部分のバックパッドに接する領域と接しない領域との境界部を、前記半導体ウエハの製品が取得されない周辺部の領域に配置されるように設定して研磨処理を行い、前記絶縁膜の上面を平坦にする工程とを有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
After an insulating film is formed on the semiconductor wafer, the semiconductor wafer is fixed to the wafer holding portion of the polishing apparatus , the outer peripheral portion is fixed, and the central portion is pushed downward by a fluid pressurizing mechanism , and the semiconductor wafer is returned to the deformed low-rigid thin plate side. Holding through a pad;
When polishing the surface to be polished of the semiconductor wafer held by the wafer holding unit chemically and mechanically in a state pressed against a polishing pad by a fluid pressure mechanism provided in the wafer holding unit,
Before Symbol extruded downward and fixed outer peripheral portion of the low-rigidity thin plate, the boundary between the flexure area which is not in contact with the region in contact with the back pad near portion corresponding connecting portion between the deformed central portion, said semiconductor Performing a polishing process by setting the wafer so as to be arranged in a peripheral region where a product of the wafer is not obtained, and flattening the upper surface of the insulating film.
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