JP5336799B2 - 化学的機械研磨装置、化学的機械研磨方法及び制御プログラム - Google Patents
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Description
ここで、半導体基板と研磨パットの速度差を実質的に零にするために、両者の回転を止めて速度差を零にするのは好ましくない。なぜなら、回転を止めて速度差を零にして当接させた場合、上記第3の工程へ移る際に半導体基板と研磨パッドとの間には動摩擦力よりも大きい静止摩擦力が働くので、半導体基板の被処理面により大きなダメージを与えてしまうからである。
もっとも、上記第3の工程の初期段階で銅(被処理膜)の凸部がある程度または相当削られた後は、研磨圧力またはせん断応力を大きくしても傷が付き難いので、半導体基板の回転中心軸と研磨パッドの回転中心軸とをオフセットさせることも、さらに研磨パッドに対する半導体基板のオフセット位置を可変することも可能である。この場合、半導体基板よりも十分大きな口径の研磨パッドを使用し、研磨効率を高めることができる。
さらに、上記第2の工程において、半導体基板と前記研磨パッドとの間の相対回転速度および圧力を制御し、途中からそれぞれの回転中心軸が一直線上に揃う状態からオフセットした状態に移行させるので、研磨パッドの広いエリアを半導体基板の研磨に有効利用して、スラリの供給速度や研磨速度を高めることができる。
そして、上記第3の工程において、半導体基板および研磨パッドのそれぞれの回転中心軸をオフセット状態から一直線上に揃う状態に戻して、両者を同方向に回転させながら離間させるので、研磨終了時に半導体基板の表面(銅の表面および有機膜の表面)に傷が付く可能性を可及的に低減することができる。
12 研磨パッド
14 回転テーブル(下部定盤)
16 上部モータ
18 下部モータ
20 上部定盤制御部
22 下部定盤制御部
24 主制御部
28 昇降/加圧アクチエータ
30 昇降/加圧制御部
32 スラリ供給部
32 スラリ供給管
36 ロータリジョイント
40 水平移動機構
100 半導体ウエハ
104,108 low-k膜(層間絶縁膜)
106 銅
Claims (18)
- 半導体基板上の層間絶縁膜に誘電率の低い有機膜を用いる銅配線のダマシンプロセスにおいて前記有機膜上に堆積された銅を研磨するための化学的機械研磨方法であって、
半導体基板および研磨パッドのそれぞれの回転中心軸を一直線上に揃え、両者を離間させて同方向に回転させる第1の工程と、
前記半導体基板および前記研磨パッド間にスラリを供給しつつ、前記半導体基板の被処理面の全域に前記研磨パッドを逆方向に擦らないようにして当接させる第2の工程と、
前記半導体基板と前記研磨パッドとの間にスラリを供給しながら、前記半導体基板と前記研磨パッド間との間の圧力および相対回転速度を制御する第3の工程と
を有する銅配線形成用の化学的機械研磨方法。 - 前記第2の工程において、前記半導体基板および前記研磨パッドのそれぞれの回転速度を50rpm〜300rpmの範囲内にする、請求項1に記載の化学的機械研磨方法。
- 前記第2の工程において、前記半導体基板および前記研磨パッドのそれぞれの回転速度を80rpm〜90rpmにする、請求項2に記載の化学的機械研磨方法。
- 前記第2の工程において、前記半導体基板の回転速度と前記研磨パッドの回転速度との差を実質的に零にする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の化学的機械研磨方法。
- 前記第3の工程において、前記半導体基板と前記研磨パッドとを同方向に回転させる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の化学的機械研磨方法。
- 前記第3の工程において、前記半導体基板の被処理面の全域で前記研磨パッドが逆方向に擦らないようにする、請求項5に記載の化学的機械研磨方法。
- 前記第3の工程において、前記半導体基板の回転中心軸と前記研磨パッドの回転中心軸とを一直線上に揃える、請求項5に記載の化学的機械研磨方法。
- 前記第3の工程において、前記半導体基板の回転中心軸と前記研磨パッドの回転中心軸とをオフセットさせる、請求項5に記載の化学的機械研磨方法。
- 前記第3の工程において、前記半導体基板と前記研磨パッドとの相対回転速度を可変する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の化学的機械研磨方法。
- 前記第3の工程において、前記半導体基板と前記研磨パッドとの間の接触界面に印加する圧力を次第に上げていく、請求項1〜9のいずれか一項に記載の化学的機械研磨方法。
- 前記第3の工程が、
前記半導体基板の回転速度と前記研磨パッドの回転速度との間に実質的に差のない状態から、一方の回転速度を一定に維持しつつ他方の回転速度を下げて前記半導体基板および前記研磨パッド間の相対回転速度を設定値まで立ち上げる第4の工程と、
前記相対回転速度の立ち上げを完了してから所定時間の経過後に前記相対回転速度を実質的に零に戻して、前記半導体基板と前記研磨パッドとを離間させる第5の工程と
を含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の化学的機械研磨方法。 - 半導体基板上の層間絶縁膜に誘電率の低い有機膜を用いる銅配線のダマシンプロセスにおいて前記有機膜上に堆積された銅を研磨するための化学的機械研磨方法であって、
半導体基板および研磨パッドを同方向に回転させながらそれぞれの回転中心軸を一直線上に揃えて、前記半導体基板および前記研磨パッド間にスラリを供給しつつ、前記半導体基板の被処理面の全域に前記研磨パッドを当接させる第1の工程と、
前記半導体基板および前記研磨パッド間にスラリを供給しながら、前記半導体基板と前記研磨パッドとの間の相対回転速度および圧力を制御し、途中からそれぞれの回転中心軸が一直線上に揃う状態からオフセットした状態に移行させる第2の工程と、
前記半導体基板上の銅の研磨を終了させるために、前記半導体基板および前記研磨パッドのそれぞれの回転中心軸をオフセット状態から一直線上に揃う状態に戻して、両者を同方向に回転させながら離間させる第3の工程と
を有する化学的機械研磨方法。 - 前記第1の工程において、前記半導体基板の回転速度と前記研磨パッドの回転速度との差を実質的に零にする、請求項12に記載の化学的機械研磨方法。
- 前記第3の工程において、前記半導体基板の回転速度と前記研磨パッドの回転速度との差を実質的に零にする、請求項12または請求項13に記載の化学的機械研磨方法。
- コンピュータ上で動作し、実行時に、請求項1〜14のいずれか一項に記載の化学的機械研磨方法が行われるように、コンピュータに化学的機械研磨装置を制御させることを特徴とする制御プログラム。
- 半導体基板上の層間絶縁膜に誘電率の低い有機膜を用いる銅配線のダマシンプロセスにおいて前記有機膜上に堆積された銅を研磨するための化学的機械研磨装置であって、
半導体基板を着脱可能に保持し、回転可能に構成された第1の定盤と、
前記第1の定盤を所望の回転速度で回転させるための第1の回転駆動部と、
研磨パッドを取り付け、回転可能に構成された第2の定盤と、
前記第2の定盤を所望の回転速度で回転させるための第2の回転駆動部と、
前記第1の定盤と前記第2の定盤とを相対的に離間または加圧接触させるための第1のアクチュエータと、
前記半導体基板と前記研磨パッドとの間にスラリを供給するためのスラリ供給部と、
前記第1の回転駆動部、前記第2の回転駆動部、前記第1のアクチュエータおよび前記スラリ供給部の個々の動作を制御して、前記半導体基板および前記研磨パッドのそれぞれの回転中心軸を一直線上に揃え、両者を離間させて同方向に回転させ、前記半導体基板および前記研磨パッド間にスラリを供給しつつ、前記半導体基板の被処理面の全域に前記研磨パッドを逆方向に擦らないようにして当接させ、前記半導体基板と前記研磨パッドとの間にスラリを供給しながら、前記半導体基板と前記研磨パッド間との間の圧力および相対回転速度を制御する制御部と
を有する銅配線形成用の化学的機械研磨装置。 - 半導体基板上の層間絶縁膜に誘電率の低い有機膜を用いる銅配線のダマシンプロセスにおいて前記有機膜上に堆積された銅を研磨するための化学的機械研磨装置であって、
半導体基板を着脱可能に保持し、回転可能に構成された第1の定盤と、
前記第1の定盤を所望の回転速度で回転させるための第1の回転駆動部と、
研磨パッドを取り付け、回転可能に構成された第2の定盤と、
前記第2の定盤を所望の回転速度で回転させるための第2の回転駆動部と、
前記第1の定盤と前記第2の定盤とを相対的に離間または加圧接触させるための第1のアクチュエータと、
前記半導体基板と前記研磨パッドとの間にスラリを供給するためのスラリ供給部と、
前記第1の回転駆動部、前記第2の回転駆動部、前記第1のアクチュエータおよび前記スラリ供給部の個々の動作を制御して、前記半導体基板および研磨パッドを同方向に回転させながらそれぞれの回転中心軸を一直線上に揃えて、前記半導体基板および前記研磨パッド間にスラリを供給しつつ、前記半導体基板の被処理面の全域に前記研磨パッドを当接させ、前記半導体基板および前記研磨パッド間にスラリを供給しながら、前記半導体基板と前記研磨パッドとの間の相対回転速度および圧力を制御し、途中からそれぞれの回転中心軸が一直線上に揃う状態からオフセットした状態に移行させ、前記半導体基板上の銅の研磨を終了させるために、前記半導体基板および前記研磨パッドのそれぞれの回転中心軸をオフセット状態から一直線上に揃う状態に戻して、両者を同方向に回転させながら離間させる制御部と
を有する銅配線形成用の化学的機械研磨装置。 - 前記第1の定盤に対して前記第2の定盤を回転中心軸と直交する方向で相対的に移動させるための第2のアクチュエータを有する請求項16または請求項17に記載の化学的機械研磨装置。
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