JP4682449B2 - Chemical mechanical polishing method and chemical mechanical polishing apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ、LCD用ガラス板等の薄板状被研磨物の研磨に有用な化学的機械的研磨(CMP)方法及びその実施に使用する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
CMPは、半導体装置の製造プロセスにおける半導体ウエハや、LCDパネルの製造プロセスにおけるガラス板等の平坦化技術として使用されている。
【0003】
図7は、従来のCMP装置1の概略断面図である。この装置は、回転機構を有する定盤2、定盤2上に両面テープ等で固定された研磨パッド3、半導体ウエハ等の被研磨物4を保持する研磨ヘッド5を備えている。研磨ヘッド5の被研磨物4の保持面には、吸着保持材及び緩衝材として吸着フィルム6が設けられており、研磨ヘッド5の外周部には、被研磨物4が研磨ヘッド5から外れないようにするため、リテーナリング7が設けられている。
【0004】
研磨ヘッド5の近傍には、スラリ状の研磨剤9を研磨パッド3上に供給する研磨剤供給ライン10が設けられている。
【0005】
研磨時には、研磨剤供給ライン10から研磨剤9を研磨パッド3に供給しつつ、定盤2を回転させると共に被研磨物4を保持した研磨ヘッド5を回転させながら研磨ヘッド5をシリンダ8により降下させ、被研磨物4が研磨パッド3に接した後、さらに被研磨物4を研磨パッド3に押圧し、研磨を行う。
【0006】
研磨パッド3は、図8に示すように、高さhが1〜2mm程度の無数の尖端凸部11を有するように目立てられており、研磨時には研磨剤9に含まれる砥粒12が、尖端凸部11同士の間隙の凹部に入り込み、この砥粒12と尖端凸部11とが被研磨物4の研磨面を適度に圧接して磨く。
【0007】
研磨により研磨パッド3の尖端凸部11が摩滅し、研磨パッド3の研磨面が平坦化すると被研磨物4に接する研磨パッド3の面積が広くなるため、砥粒12や尖端凸部11を所期の力で被研磨物4に圧接させることが困難になる。また、研磨パッド3の研磨屑が尖端凸部11間の凹部で目詰まりしたり、尖端凸部11間の凹部に溜まっている研磨屑が被研磨物4の研磨面にスクラッチ(引っかき傷)を生じさせる。
【0008】
そこで、CMP装置1には、ドレッシング(即ち、摩耗した研磨パッド3の研磨面を削り、その表面状態を修正する処理)を行うドレッサーユニット20が具備されている。ドレッシングは、研磨時にあるいは研磨と別個に、ドレッサーユニット20を研磨ヘッド5と同様に回転させながら研磨パッド3に押圧することにより行う。
【0009】
ドレッサーユニット20は、ドレッサー21とその支持部22からなる。ドレッサー21は、例えば図9のように、SUS板23上に取り付けた台金24上にダイヤモンド粒子25を同心円状にNi蒸着で固定したものから構成される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のCMP方法では、一般にドレッシングが不十分になる場合が多いため、被研磨物4の研磨面にスクラッチが起こりやすい。CMPにより半導体ウエハにスクラッチが生じると、ゲート電極の破壊や、スクラッチ上に成膜した絶縁膜が絶縁破壊を起こす等の問題が引き起こされ、半導体装置の歩留まりが著しく低下する。
【0011】
これに対しては、ドレッシングを過剰に行うことが考えられるが、ドレッシングを過剰に行うと、研磨パッド3の寿命が短くなるのでCMPのコストが高くつく。
【0012】
本発明は、以上のような従来の問題点に対し、CMPを行うにあたり、スクラッチを低減させ、かつ研磨パッドの寿命が過度に短くならないようにすることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、ドレッシングを行いつつCMPを行う方法において、(i)研磨パッドの摩耗は、専らドレッシングにより生じること、(ii)ドレッシングによる研磨パッドの単位時間当たりの研削量と、被研磨物に生じるスクラッチの発生数とは密接な関係があること、(iii)したがって、予め研磨パッドの単位時間当たりの研削量と被研磨物に生じたスクラッチの発生数とのデータを蓄積しておき、そのデータに基づいて、スクラッチの発生数を低減させるために最適な研磨パッドの単位時間当たりの研削量を求め、そのような研削量となるようにドレッシング条件を調整して化学的機械的研磨を行うと、被研磨物に生じるスクラッチを著しく低減させられること、(iv)特に、この場合のドレッシング条件の調整方法としては、研磨パッドに対するドレッサーの押圧力を調整することが有効であることを見出した。
【0014】
即ち、本発明の化学的機械的研磨方法は、化学的機械的研磨における研磨パッドの単位時間当たりの研削量とその化学的機械的研磨により被研磨物に生じたスクラッチの発生数のデータを収集してスクラッチを低減させるために最適な研磨パッドの単位時間当たりの研削量を予め求め、化学的機械的研磨を行うために研磨パッドを装着し、装着された前記研磨パッドの膜厚、前記研磨パッドの表面に形成されている尖端凸部の高さ、及び前記尖端凸部の分布を計測することにより、前記研磨パッドの形状を測定し、前記研磨パッドにウエハを装着し、前記研磨パッドに前記ドレッサーを押圧するドレッシングを行いつつ、前記研磨パッドを用いて前記ウエハの表面を化学的機械的研磨し、その後前記研磨パッドの形状を測定し、当該化学的機械的研磨において、前記ウエハの表面を化学的機械的研磨する前後に行われた前記研磨パッドの形状の測定に基づいて得られた前記研磨パッドの単位時間当たりの研削量が、予め求めておいた研磨パッドの単位時間当たりの研削量の最適値をとるようにドレッシング条件を調整し、前記研磨パッドに本処理用被研磨物を装着し、前記研磨パッドに前記ドレッサーを押圧するドレッシングを行いつつ、前記研磨パッドを用いて前記本処理用被研磨物の表面を化学的機械的研磨する。
【0015】
また、本発明の化学的機械的研磨装置は、研磨パッドと、前記研磨パッドを固定する定盤と、被研磨物を保持し、被研磨物を前記研磨パッドに押圧する研磨ヘッドと、前記研磨パッドにドレッシングを行うドレッサーと、前記研磨パッドの膜厚、前記研磨パッドの表面に形成されている尖端凸部の高さ、及び前記尖端凸部の分布を計測することにより、前記研磨パッドの形状を測定する研磨パッド形状測定手段と、ウエハの表面を化学的機械的研磨する前後に行われる前記研磨パッド形状測定手段による前記研磨パッドの形状の測定に基づいて得られた前記研磨パッドの単位時間当たりの研削量が、被研磨物に生じるスクラッチを低減させるために予め求めておいた研磨パッドの単位時間当たりの研削量の最適値をとるようにドレッシング条件を調整し、前記研磨パッドに対する前記ドレッサーの押圧力を調整する圧力調整手段と、を備え、前記研磨パッドに前記ドレッサーを押圧するドレッシングを行いつつ、前記研磨パッドを用いて前記研磨ヘッドに保持された本処理用被研磨物の表面を化学的機械的研磨する。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は、同一又は同等の構成要素を表している。
【0017】
図1は、本発明のCMP装置の一実施例の全体構成図である。このCMP装置1Aは、概略、研磨ユニット100、研磨ユニット100内でドレッシングを行うドレッサーユニット20、研磨ユニット100内で研磨パッドの形状を測定するパッド形状測定ユニット200、CMP後に被研磨物の洗浄、乾燥を行う洗浄ユニット300、洗浄ユニット300で使用するHF、NH3等の洗浄薬液を供給する薬液供給ユニット400、被研磨物を順にカセット500からロードし、研磨ユニット100、洗浄ユニット300、カセット500へアンロードする搬送ユニット600からなっている。
【0018】
研磨ユニット100には、従来のCMP装置と同様に、回転機構を有する定盤2、定盤2上に両面テープ等で固定された研磨パッド3、半導体ウエハ等の被研磨物を保持する研磨ヘッド5を備えている。研磨ヘッド5は、軸5aを中心に回転し、上下可動になっている。研磨ヘッド5の近傍には、研磨剤供給ユニット700から供給されるスラリ状の研磨剤を研磨パッド3上に供給する研磨剤供給ライン10が設けられている。
【0019】
また、このCMP装置1Aにおいて、研磨パッド3としては、図8に示したように無数の尖端凸部11を有する公知の研磨パッドを使用することができる。
【0020】
図2に示すように、ドレッサーユニット20は、研磨パッド3の半径方向に可動となっている支持部22に図9に示した、回転可能なドレッサー21を取り付けたものからなり、ドレッサー21の研磨パッド3に対する押圧力を調整する圧力調整機構が備えられている。
【0021】
パッド形状測定ユニット200は、このCMP装置1Aの特徴的な構成の一つである。このパッド形状測定ユニット200は、パッド形状測定手段としてのダイアルゲージ201を、ドレッサーユニット20の支持部22に取り付けたものからなっている。研磨パッド3の形状の測定は、定盤2の静止時に行う。この測定方法としては、例えば、まず支持部22を研磨パッド3の半径方向に動かしてダイアルゲージ201を研磨パッド3のセンター上に移動し、そのセンターから研磨パッド3の外周に向かって半径方向に順次所定間隔移動した10点程度を測定点とし、ダイアルゲージ201により研磨パッド3の表面の位置を測定し、必要に応じて各測定点の平均を求めることにより行う。
【0022】
図3は、このCMP装置1Aを用いて本発明の方法を実施する場合の工程図である。まず、予め、このCMP装置1Aを用いて所定の押圧力でドレッシングしつつCMPを行った場合のドレッシングの押圧力と、そのときの研磨パッドの単位時間あたりの研削量と、被研磨物に発生した所定の大きさ以上のスクラッチの数との関係を、種々のCMP条件(研磨パッドの種類、ドレッサーの種類、ドレッサーの回転数、ドレッサーの押圧力、定盤の回転数、研磨ヘッドの押圧力、研磨ヘッドの回転数、被研磨物の膜種等)ごとに収集し、当該CMP条件において、低減させるために最適な研磨パッドの単位時間当たりの研削量を求めておく。最適な研削量としては、例えば、研磨パッドとして、単層の発泡ウレタンを使用し、他のCMP条件をドレッサー荷重6lbf(26.7N)、ドレッサー回転数87rpm、研磨ヘッド荷重5lbf(22.3N)、研磨ヘッド回転数93rpm、定盤回転数90rpmとする場合、45〜55μm/hrとすることができ、また、研磨パッドとして、表層が発泡ウレタンからなり、下地に柔軟なパッドを積層したスタッドパッドを使用し、他のCMP条件を上述と同様とする場合、30〜35μm/hrとすることができる。
【0023】
次に、パッド形状測定ユニット200を用いて、研磨パッド3の膜厚、研磨パッド3の表面に形成されている尖端凸部の高さ、尖端凸部の分布を調べるパッド形状測定を行う。
【0024】
次に、研磨ヘッド5にダミーウエハを装着し、所定の押圧力でドレッシングしつつCMP処理を行い(予備処理)、その後、再度パッド形状測定を行う。
【0025】
この予備処理の前後のパッド形状測定から、この予備処理における研磨パッド3の単位時間当たりの研削量を求め、その値が予め得ておいた研磨パッドの単位時間当たりの研削量の最適値と合致しているかを判断し、最適値から外れる場合には、研磨パッド3に対するドレッサーユニット20の押圧力を適宜調整して再度予備処理を行う。こうして、研磨パッド3の単位時間あたりの研削量が最適値と合致するまでドレッサーユニット20の押圧力を調整する。なお、研磨パッド3の研削量は、専らドレッシング条件に依存し、研磨ヘッド5への被研磨物の装着の有無には殆ど依存しないので、予備処理において、研磨ヘッド5へダミーウエハを装着することは、必ずしも必要ではないが、本来の被研磨物のCMP処理後の研磨面の仕上がりは研磨温度の影響を受けるので、予備処理時の温度を、本来の被研磨物のCMP処理の温度と合わせるために、予備処理においては、ダミーウエハを使用することが好ましい。
【0026】
またこの方法において、上述のドレッサーユニット20の押圧力の調整は、研磨パッド3の単位時間あたりの研削量を最適値に合致させるためのドレッシング条件の調整方法の一つとして行うものであるが、ドレッシング条件の調整方法としては、この他、研磨パッド3の半径方向に揺動するドレッサーユニット20の揺動幅や揺動速度を調整してもよく、さらに、定盤2、研磨ヘッド5、ドレッサーユニット20のそれぞれの回転速度、押圧力等を調整してもよい。
【0027】
また、パッド形状測定において、研磨パッド3の膜厚あるいは尖端凸部の高さの、研磨パッド3の半径方向のばらつきが所定範囲(例えば、10μm以内)を超えることがわかった場合、それらを均一化するため、ドレッシング条件の調整時に、ドレッサーユニット20の揺動速度を研磨パッド3の半径方向の所定の領域ごとに異ならせてもよい。
【0028】
ドレッシング条件を上述のように調整した上で、ドレッシングしつつ本来の被研磨物のCMPを行う(本体処理)。この本体処理では、所定数の被研磨物にCMPを行う(例えば、半導体ウエハ25〜50枚)。
【0029】
こうして本体処理した被研磨物については、その研磨面のスクラッチ数を計測し、計測されたスクラッチ数と、この本体処理における研磨パッドの単位時間当たりの研削量との関係を、前述の、研磨パッドの単位時間あたりの研削量と、被研磨物に発生したスクラッチ数との関係のデータの一つとして蓄積することが好ましい。
【0030】
所定数の本体処理を行った後には、前述と同様に予備処理と、予備処理の前後での研磨パッド3の形状測定を行い、研磨パッドの単位時間当たりの研削量を求め、その値が最適値となるようにドレッシング条件を調整し、その後に本体処理を再開する。
【0031】
以上のようにCMPを行うと、ドレッシングで研磨される研磨パッドの単位時間当たりの研削量が、研磨パッドに対するドレッサーユニットの押圧力の調整により、被研磨物にスクラッチを生じさせない最適値となっているので、被研磨物におけるスクラッチの発生を著しく低減させることができ、かつ、ドレッシングが過度になされることがないので、研磨パッドの寿命を伸ばすことができる。また、パッド形状測定により、研磨パッドの寿命の到来をモニタリングすることもできる。
【0032】
また、所定数の本体処理を行うごとにドレッサーユニットの押圧力を調整する本発明の態様に対し、従来のCMP方法では、一旦設定したドレッサーユニットの押圧力を本体処理の途中で変更することは行われていない。しかしながら、研磨パッドの尖端凸部の高さが摩耗により低くなると、ドレッサーの最適な圧力が変わる。このため、本実施例のように、所定数の本体処理を行うごとにドレッサーユニットの押圧力を再調整することがスクラッチの低減に有効となる。
【0033】
本発明は、種々の態様をとることができる。例えば、上述のパッド形状測定ユニット200に代えて、図4に示したように、ダイアルゲージ201を、定盤2外の独立したスタンド202に、研磨パッド3の半径方向に移動可能となるように取り付けてもよい。
【0034】
また、パッド形状測定手段としては、ダイアルゲージ201に代えて、図5に示したように、定盤2の真上にレーザー式あるいは光学式のライン状変位計203を取り付け、パッド形状測定手段を研磨パッド3の半径方向に移動させることなく、一度に研磨パッド3の半径方向の厚みや尖端凸部の高さ等が測定できるようにしてもよい。
【0035】
また、ドレッサーユニット20に設ける圧力調整機構とパッド形状測定ユニット200とをパソコン等の演算制御装置に接続し、その演算制御装置によって、パッド形状測定ユニット200で得られた測定データに基づいて研磨パッドの単位時間当たりの研削量が自動計算されるようにし、その研削量を所定の設定値と比較し、研削量が所定の設定値をとるように、ドレッサーの研磨パッドに対する押圧力が自動的に調整されるようにしてもよい。
【0036】
ドレッサーユニットとしては、ドレッサーが研磨パッドに対してその半径方向に揺動するタイプの他に、ドレッサーが研磨パッドの半径に対して十分な大きさを有し、研磨パッドの半径方向に揺動することなく取り付けられるタイプのものを使用してもよい。
【0037】
【実施例】
図1に示したCMP装置を用いて半導体ウエハにCMPを行った。この場合、研磨パッドとしては、発泡ウレタンからなる直径20inch(50.8cm)のものを使用し、定盤の回転数は95rpm とした。ダイアモンドドレッサーとしては、直径4inch(10.2cm)のものを使用し、研磨パッドの半径方向に揺動させつつ93rpm で回転させて使用した。ダイアルゲージとしてはミツトヨ社製、型番ID−C112Pを使用した。研磨剤としては、シリカ系スラリー(Cabot社製、SS-25)を使用し、150ml/minで供給した。
【0038】
この条件のCMPにおいて、研磨パッドの単位時間あたりの研削量と被研磨物のスクラッチ数との関係のデータを収集し、研削量の最適値を予め求めたところ、30〜35μm/hrであり、それを実現するために最適なドレッサーの押圧力は5.5〜6.5lbf(24.5〜28.9N)であった。そこで、ドレッサーの押圧力を6lbf(26.7N)とし、本体処理として800枚の半導体ウエハ(#1〜#800)を順次CMP処理し、CMP後の各半導体ウエハに生じた、幅又は長さが0.2μm以上のスクラッチ数を計測した。結果を図6に示す。なお、800枚の半導体ウエハのCMP処理の間に、図6に示すように研磨パッドを4回交換した。
【0039】
比較のため、ドレッサーの押圧力を4lbf(17.8N)とする以外は同様にして、本体処理として800枚の半導体ウエハ(#1〜#800)を順次CMPを行い、CMP後の各半導体ウエハに生じた幅又は長さが0.2μm以上のスクラッチ数を計測した。結果を図6に示す。
【0040】
図6から、研磨パッドの単位時間あたりの研削量が最適値となるように、ドレッサーの押圧力を調整してCMPを行うと、スクラッチ数を著しく低減できることがわかる。
【0041】
【発明の効果】
本発明によれば、CMPを行うにあたり、研磨パッドの寿命を過度に縮めることなく、被研磨物に生じるスクラッチを著しく低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例のCMP装置の全体構成図である。
【図2】 パッド形状測定ユニットが取り付けられたドレッサーユニットの側面図である。
【図3】 実施例のCMP方法の工程図である。
【図4】 パッド形状測定ユニットが取り付けられたCMP装置のドレッサーユニット付近の側面図である。
【図5】 レーザーあるいは光学式のライン状変位計が取り付けられたCMP装置のドレッサーユニット付近の側面図である。
【図6】 本体処理における被研磨物の処理数とスクラッチ数との関係図である。
【図7】 従来のCMP装置の概略断面図である。
【図8】 研磨パッドの断面説明図である。
【図9】 ドレッサーの模式図((a)平面図、(b)側面図)である。
【符号の説明】
1A…実施例のCMP装置、 2…定盤、 3…研磨パッド、 4…被研磨物、 5…研磨ヘッド、 9…研磨剤、 10…研磨剤供給ライン、 11…尖端凸部、 12…砥粒、 20…ドレッサーユニット、 21…ドレッサー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a chemical mechanical polishing (CMP) method useful for polishing a thin plate-like workpiece such as a semiconductor wafer or a glass plate for LCD, and an apparatus used for the method.
[0002]
[Prior art]
CMP is used as a planarization technique for a semiconductor wafer in a semiconductor device manufacturing process and a glass plate in an LCD panel manufacturing process.
[0003]
FIG. 7 is a schematic sectional view of a
[0004]
In the vicinity of the polishing head 5, a polishing
[0005]
At the time of polishing, the polishing head 5 is lowered by the cylinder 8 while rotating the
[0006]
As shown in FIG. 8, the
[0007]
Since the pointed convex portion 11 of the
[0008]
Therefore, the
[0009]
The
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional CMP method, since dressing is often insufficient in general, scratches are likely to occur on the polished surface of the
[0011]
For this, it is conceivable to perform dressing excessively. However, if dressing is excessively performed, the life of the
[0012]
An object of the present invention is to reduce scratches and prevent the life of a polishing pad from becoming excessively short when performing CMP in order to solve the conventional problems as described above.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In the method of performing CMP while performing dressing, the inventor of the present invention (i) wear of the polishing pad is caused exclusively by dressing, (ii) the amount of grinding per unit time of the polishing pad by dressing, and the object to be polished. (Iii) Therefore, data on the amount of grinding per unit time of the polishing pad and the number of scratches generated on the object to be polished are accumulated in advance. Based on the data, find the optimum grinding amount per unit time of the polishing pad to reduce the number of scratches, and adjust the dressing conditions to achieve such grinding amount and perform chemical mechanical polishing (Iv) In particular, as a method of adjusting the dressing conditions in this case, the scratch on the polishing pad can be reduced. It was found that adjusting the pressing force of the hose was effective.
[0014]
That is, the chemical mechanical polishing method of the present invention, the data of the generation number of scratches occurring in an object to be polished grinding amount per unit of polishing pad time and by its chemical mechanical polishing in-chemical mechanical polishing the collected previously determined grinding amount per unit time of the optimal polishing pad to reduce scratches, chemical mechanical polishing a polishing pad mounted in order to perform, loaded thickness of the polishing pad, wherein By measuring the height of the pointed protrusions formed on the surface of the polishing pad and the distribution of the pointed protrusions, the shape of the polishing pad is measured, a wafer is mounted on the polishing pad, and the polishing pad while performing dressing that presses the dresser, using said polishing pad and chemical mechanical polishing the surface of the wafer, and then measuring the shape of the polishing pad, the chemical machine In polishing, grinding amount per unit of polishing pad time obtained based on the measurement of the shape of the polishing pad made before and after chemical mechanical polishing the surface of the wafer, previously obtained While adjusting the dressing conditions so as to take the optimum value of the amount of grinding per unit time of the polishing pad, while mounting the object to be polished for main processing on the polishing pad, and performing dressing that presses the dresser against the polishing pad, The surface of the object to be polished is chemically and mechanically polished using the polishing pad .
[0015]
The chemical mechanical polishing apparatus of the present invention includes a polishing pad, a surface plate for fixing the polishing pad, a polishing head holding a workpiece, to press the workpiece to the polishing pad, the polishing a dresser dressing the pad, the thickness of the polishing pad, the height of the tip projecting portion formed on the surface of the polishing pad, and by measuring the distribution of the pointed protrusions, the shape of the polishing pad a polishing pad shape measuring means for measuring the polishing pad shape measuring the polishing pad of the unit of the polishing pad time obtained based on the measurement of the shape of by means takes place before and after chemical mechanical polishing the surface of the wafer The dressing condition is such that the grinding amount per unit takes the optimum value of the grinding amount per unit time of the polishing pad that has been determined in advance to reduce scratches generated on the workpiece. Adjust, and a pressure adjusting means for adjusting the pressing force of the dresser against the polishing pad, while performing dressing that presses the dresser to the polishing pad, it is retained in the polishing head with a polishing pad In addition, the surface of the workpiece to be processed is chemically and mechanically polished .
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol represents the same or equivalent component.
[0017]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an embodiment of a CMP apparatus according to the present invention. This CMP apparatus 1A generally includes a
[0018]
As in the conventional CMP apparatus, the
[0019]
In the CMP apparatus 1A, as the
[0020]
As shown in FIG. 2, the
[0021]
The pad
[0022]
FIG. 3 is a process diagram for carrying out the method of the present invention using this CMP apparatus 1A. First, the dressing pressing force when performing CMP while performing dressing with a predetermined pressing force in advance using this CMP apparatus 1A, the grinding amount per unit time of the polishing pad at that time, and generated on the object to be polished The relationship between the number of scratches of a predetermined size or more and various CMP conditions (polishing pad type, dresser type, dresser rotation number, dresser pressing force, surface plate rotation number, polishing head pressing force) , The number of revolutions of the polishing head, the film type of the object to be polished, etc.), and the optimum grinding amount per unit time of the polishing pad is determined under the CMP conditions. As an optimum grinding amount, for example, a single layer urethane foam is used as a polishing pad, and other CMP conditions are
[0023]
Next, the pad
[0024]
Next, a dummy wafer is mounted on the polishing head 5, CMP processing is performed while dressing with a predetermined pressing force (preliminary processing), and then pad shape measurement is performed again.
[0025]
From the measurement of the pad shape before and after this pretreatment, the grinding amount per unit time of the
[0026]
Further, in this method, the adjustment of the pressing force of the
[0027]
Further, in the pad shape measurement, if it is found that the variation in the radial direction of the
[0028]
After adjusting the dressing conditions as described above, CMP of the original object to be polished is performed while dressing (main body processing). In the main body processing, CMP is performed on a predetermined number of objects to be polished (for example, 25 to 50 semiconductor wafers).
[0029]
For the object to be polished in the main body, the number of scratches on the polishing surface is measured, and the relationship between the measured number of scratches and the grinding amount per unit time of the polishing pad in the main body processing is described above. It is preferable to accumulate as one of the data of the relationship between the amount of grinding per unit time and the number of scratches generated on the workpiece.
[0030]
After performing the predetermined number of main body treatments, the pretreatment and the shape measurement of the
[0031]
When CMP is performed as described above, the grinding amount per unit time of the polishing pad polished by dressing becomes an optimum value that does not cause scratches on the object to be polished by adjusting the pressing force of the dresser unit against the polishing pad. Therefore, the generation of scratches on the object to be polished can be remarkably reduced, and dressing is not excessively performed, so that the life of the polishing pad can be extended. Further, the arrival of the life of the polishing pad can be monitored by measuring the pad shape.
[0032]
Further, in contrast to the aspect of the present invention in which the pressing force of the dresser unit is adjusted every time a predetermined number of main body processes are performed, in the conventional CMP method, it is possible to change the pressing force of the dresser unit once set during the main body processing. Not done. However, when the height of the pointed convex portion of the polishing pad is lowered due to wear, the optimum pressure of the dresser changes. For this reason, as in this embodiment, it is effective in reducing scratches to readjust the pressing force of the dresser unit every time a predetermined number of main body processes are performed.
[0033]
The present invention can take various aspects. For example, instead of the pad
[0034]
Further, as the pad shape measuring means, instead of the
[0035]
In addition, the pressure adjusting mechanism provided in the
[0036]
As the dresser unit, in addition to the type in which the dresser swings in the radial direction with respect to the polishing pad, the dresser has a sufficient size with respect to the radius of the polishing pad and swings in the radial direction of the polishing pad. You may use the thing of the type attached without it.
[0037]
【Example】
The CMP was performed on the semiconductor wafer using the CMP apparatus shown in FIG. In this case, a polishing pad having a diameter of 20 inches (50.8 cm) made of urethane foam was used, and the rotation speed of the surface plate was 95 rpm. A diamond dresser having a diameter of 4 inches (10.2 cm) was used and rotated at 93 rpm while swinging in the radial direction of the polishing pad. Model No. ID-C112P manufactured by Mitutoyo Corporation was used as the dial gauge. As an abrasive, silica-based slurry (Cabot, SS-25) was used and supplied at 150 ml / min.
[0038]
In CMP under this condition, data on the relationship between the grinding amount per unit time of the polishing pad and the number of scratches of the object to be polished was collected, and the optimum value of the grinding amount was determined in advance, and was 30 to 35 μm / hr. The optimum pressing force of the dresser for realizing this was 5.5 to 6.5 lbf (24.5 to 28.9 N). Therefore, the pressing force of the dresser is set to 6 lbf (26.7 N), and 800 semiconductor wafers (# 1 to # 800) are sequentially subjected to CMP processing as the main body processing, and the width or length generated in each semiconductor wafer after CMP is reduced. The number of scratches of 0.2 μm or more was measured. The results are shown in FIG. Note that the polishing pad was replaced four times as shown in FIG. 6 during the CMP process of 800 semiconductor wafers.
[0039]
For comparison, 800 semiconductor wafers (# 1 to # 800) are sequentially subjected to CMP as a main body treatment except that the pressing force of the dresser is set to 4 lbf (17.8 N), and each semiconductor wafer after CMP is subjected to CMP. The number of scratches with a generated width or length of 0.2 μm or more was measured. The results are shown in FIG.
[0040]
FIG. 6 shows that the number of scratches can be significantly reduced by performing CMP while adjusting the pressing force of the dresser so that the grinding amount of the polishing pad per unit time becomes the optimum value.
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, when CMP is performed, scratches generated on an object to be polished can be remarkably reduced without excessively shortening the life of the polishing pad.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a CMP apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a side view of a dresser unit to which a pad shape measuring unit is attached.
FIG. 3 is a process diagram of the CMP method of the example.
FIG. 4 is a side view of the vicinity of a dresser unit of a CMP apparatus to which a pad shape measuring unit is attached.
FIG. 5 is a side view of the vicinity of a dresser unit of a CMP apparatus to which a laser or optical line displacement meter is attached.
FIG. 6 is a relationship diagram between the number of objects to be polished and the number of scratches in main body processing.
FIG. 7 is a schematic sectional view of a conventional CMP apparatus.
FIG. 8 is a cross-sectional explanatory view of a polishing pad.
FIG. 9 is a schematic diagram of a dresser ((a) plan view, (b) side view).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A ... CMP apparatus of Example, 2 ... Surface plate, 3 ... Polishing pad, 4 ... To-be-polished object, 5 ... Polishing head, 9 ... Polishing agent, 10 ... Abrasive supply line, 11 ... Point convex part, 12 ... Abrasive Grain, 20 ... dresser unit, 21 ... dresser
Claims (10)
化学的機械的研磨を行うために研磨パッドを装着し、装着された前記研磨パッドの膜厚、前記研磨パッドの表面に形成されている尖端凸部の高さ、及び前記尖端凸部の分布を計測することにより、前記研磨パッドの形状を測定し、
前記研磨パッドにウエハを装着し、前記研磨パッドにドレッサーを押圧するドレッシングを行いつつ、前記研磨パッドを用いて前記ウエハの表面を化学的機械的研磨し、その後前記研磨パッドの形状を測定し、
当該化学的機械的研磨において、前記ウエハの表面を化学的機械的研磨する前後に行われた前記研磨パッドの形状の測定に基づいて得られた前記研磨パッドの単位時間当たりの研削量が、予め求めておいた研磨パッドの単位時間当たりの研削量の最適値をとるようにドレッシング条件を調整し、
前記研磨パッドに本処理用被研磨物を装着し、前記研磨パッドに前記ドレッサーを押圧するドレッシングを行いつつ、前記研磨パッドを用いて前記本処理用被研磨物の表面を化学的機械的研磨する
化学的機械的研磨方法。Optimal polishing pad in order to collect data generation number of scratches occurring in an object to be polished to reduce the scratch grinding amount per unit time of the polishing pad in-chemical mechanical polishing and by its chemical mechanical polishing The amount of grinding per unit time is determined in advance ,
A polishing pad is mounted to perform chemical mechanical polishing, and the film thickness of the mounted polishing pad, the height of the tip protrusion formed on the surface of the polishing pad, and the distribution of the tip protrusion By measuring the shape of the polishing pad,
A wafer is attached to the polishing pad, and while performing dressing to press a dresser against the polishing pad, the surface of the wafer is chemically and mechanically polished using the polishing pad, and then the shape of the polishing pad is measured,
In the chemical mechanical polishing, the amount of grinding per unit time of the polishing pad obtained based on the measurement of the shape of the polishing pad performed before and after the chemical mechanical polishing of the surface of the wafer is dressing condition to take optimum values of the grinding amount per unit of polishing pad time had been determined by adjusting the,
The surface of the object to be processed is chemically and mechanically polished using the polishing pad while performing dressing for attaching the object to be processed to the polishing pad and pressing the dresser against the polishing pad. Chemical mechanical polishing method.
請求項1記載の化学的機械的研磨方法。 The life of the polishing pad from the thickness of the polishing pad, the height of the tip protrusion formed on the surface of the polishing pad, and the shape of the polishing pad measured by measuring the distribution of the tip protrusion Detect
The chemical mechanical polishing method according to claim 1 .
請求項1又は2記載の化学的機械的研磨方法。 It said to take grinding amount is the optimum value per unit time of the polishing pad, a chemical mechanical polishing method according to claim 1 or 2, wherein dressing by adjusting the pressing force of the dresser against the polishing pad.
請求項1又は2記載の化学的機械的研磨方法。While dressing the wafer as an object to be polished subjected to pretreatment for chemical mechanical polishing, based on the shape measurement of the polishing pad before and after pretreatment, determine the grinding amount per unit of polishing pad time in pretreatment , the grinding amount is obtained in advance to take optimum values of the grinding amount per unit of polishing pad time had been, chemical mechanical polishing method according to claim 1 or 2, wherein adjusting the dressing condition.
請求項1又は2記載の化学的機械的研磨方法。The chemical mechanical polishing method according to claim 1 or 2.
請求項1又は2記載の化学的機械的研磨方法。The chemical mechanical polishing method according to claim 1 or 2.
前記研磨パッドを固定する定盤と、
被研磨物を保持し、被研磨物を前記研磨パッドに押圧する研磨ヘッドと、
前記研磨パッドにドレッシングを行うドレッサーと、
前記研磨パッドの膜厚、前記研磨パッドの表面に形成されている尖端凸部の高さ、及び前記尖端凸部の分布を計測することにより、前記研磨パッドの形状を測定する研磨パッド形状測定手段と、
ウエハの表面を化学的機械的研磨する前後に行われる前記研磨パッド形状測定手段による前記研磨パッドの形状の測定に基づいて得られた前記研磨パッドの単位時間当たりの研削量が、被研磨物に生じるスクラッチを低減させるために予め求めておいた研磨パッドの単位時間当たりの研削量の最適値をとるようにドレッシング条件を調整し、前記研磨パッドに対する前記ドレッサーの押圧力を調整する圧力調整手段と、
を備え、
前記研磨パッドに前記ドレッサーを押圧するドレッシングを行いつつ、前記研磨パッドを用いて前記研磨ヘッドに保持された本処理用被研磨物の表面を化学的機械的研磨する
化学的機械的研磨装置。 A polishing pad,
A platen for fixing the polishing pad,
Holding the object to be polished, a polishing head for pressing the workpiece to the polishing pad,
A dresser dressing on the polishing pad,
Polishing pad shape measuring means for measuring the shape of the polishing pad by measuring the film thickness of the polishing pad, the height of the tip protrusions formed on the surface of the polishing pad, and the distribution of the tip protrusions And
The amount of grinding per unit time of the polishing pad obtained based on the measurement of the shape of the polishing pad by the polishing pad shape measuring means performed before and after chemical mechanical polishing of the surface of the wafer is applied to the object to be polished. a pressure adjusting means for adjusting the dressing condition to assume an optimum value of the grinding amount per unit time of the polishing pad obtained in advance in order to reduce scratches caused to adjust the pressing force of the dresser against the polishing pad ,
With
A chemical mechanical polishing apparatus for performing chemical mechanical polishing on a surface of an object to be polished for processing held by the polishing head using the polishing pad while performing dressing for pressing the dresser on the polishing pad .
を備えるWith
請求項7記載の化学的機械的研磨装置。The chemical mechanical polishing apparatus according to claim 7.
請求項7又は8記載の化学的機械的研磨装置。The chemical mechanical polishing apparatus according to claim 7 or 8.
請求項7又は8記載の化学的機械的研磨装置。The chemical mechanical polishing apparatus according to claim 7 or 8.
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