JPH07314298A - Ｌｓｉデバイス・ウエハのプラナリゼーション加工装置及び方法 - Google Patents
Ｌｓｉデバイス・ウエハのプラナリゼーション加工装置及び方法Info
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- JPH07314298A JPH07314298A JP11162494A JP11162494A JPH07314298A JP H07314298 A JPH07314298 A JP H07314298A JP 11162494 A JP11162494 A JP 11162494A JP 11162494 A JP11162494 A JP 11162494A JP H07314298 A JPH07314298 A JP H07314298A
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- polisher plate
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＬＳＩデバイス・ウエハの凹部を加工するこ
となく、高い面圧による高能率加工が可能であり、ウエ
ハ表面に傷を付けず、かつ余分な加工工程を必要としな
いＬＳＩデバイス・ウエハのプラナリゼーション加工方
法を提供する。 【構成】 微細孔のない材料を用い表面に研磨屑を保持
・収納する複数もしくは連続の溝１２ａを有するポリッ
シャ板１２と、ポリッシャ板の表面にウエハ２の被加工
面４を向けてウエハの反対面から均等に等分布荷重をか
ける負荷装置１４と、ウエハをポリッシャ板の表面に沿
って摺動させる摺動装置１６とを備え、これにより、ポ
リッシャ板とウエハの間に砥粒を含む懸濁液を供給しな
がらウエハを研磨する。ポリッシャ板は、ＬＳＩデバイ
ス・ウエハの回路パターンによる凸部間距離に所定の等
分布荷重が作用する場合の最大撓みが５００Å以下であ
るように十分高い曲げ剛性を有する。
となく、高い面圧による高能率加工が可能であり、ウエ
ハ表面に傷を付けず、かつ余分な加工工程を必要としな
いＬＳＩデバイス・ウエハのプラナリゼーション加工方
法を提供する。 【構成】 微細孔のない材料を用い表面に研磨屑を保持
・収納する複数もしくは連続の溝１２ａを有するポリッ
シャ板１２と、ポリッシャ板の表面にウエハ２の被加工
面４を向けてウエハの反対面から均等に等分布荷重をか
ける負荷装置１４と、ウエハをポリッシャ板の表面に沿
って摺動させる摺動装置１６とを備え、これにより、ポ
リッシャ板とウエハの間に砥粒を含む懸濁液を供給しな
がらウエハを研磨する。ポリッシャ板は、ＬＳＩデバイ
ス・ウエハの回路パターンによる凸部間距離に所定の等
分布荷重が作用する場合の最大撓みが５００Å以下であ
るように十分高い曲げ剛性を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスの層間
絶縁膜を平坦化するＬＳＩデバイス・ウエハのプラナリ
ゼーション加工装置及び方法に関する。
絶縁膜を平坦化するＬＳＩデバイス・ウエハのプラナリ
ゼーション加工装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイス（ＬＳＩデバイス）の高
密度・高集積化の進展に伴い、チップ面積の縮小、配線
抵抗の低減、配線レイアウトの自由度の増大、設計の自
由化などの多くの利点を有する多層配線が不可欠の技術
となっている。しかし、横方向の微細化に比較して縦方
向の微細化は困難であり、特にデバイス・ウエハ表面に
形成された回路パターンにより、その上の絶縁膜表面に
段差ができる問題がある。この絶縁膜表面の段差は、２
層以上の多層配線では、特に重要であり、例えば２５６
ＭＤＲＡＭ以上の超ＬＳＩ（大規模集積回路）を製造す
るには、段差を０．１μｍ（１０００Å）以下に抑える
必要があり、１ＧＤＲＡＭ以上の超ＬＳＩ（大規模集積
回路）を製造するには、段差を０．０５μｍ（５００
Å）以下に抑える必要がある。
密度・高集積化の進展に伴い、チップ面積の縮小、配線
抵抗の低減、配線レイアウトの自由度の増大、設計の自
由化などの多くの利点を有する多層配線が不可欠の技術
となっている。しかし、横方向の微細化に比較して縦方
向の微細化は困難であり、特にデバイス・ウエハ表面に
形成された回路パターンにより、その上の絶縁膜表面に
段差ができる問題がある。この絶縁膜表面の段差は、２
層以上の多層配線では、特に重要であり、例えば２５６
ＭＤＲＡＭ以上の超ＬＳＩ（大規模集積回路）を製造す
るには、段差を０．１μｍ（１０００Å）以下に抑える
必要があり、１ＧＤＲＡＭ以上の超ＬＳＩ（大規模集積
回路）を製造するには、段差を０．０５μｍ（５００
Å）以下に抑える必要がある。
【０００３】かかる層間絶縁膜の平坦化加工（以下、プ
ラナリゼーション加工という）には、従来、加熱により
絶縁膜を軟化させて平坦化するリフロー法、凸部を化学
的に溶かすエッチバック法、及び化学的機械研磨法(CM
P:Chemical Mechanical Polishing) 、等が知られてい
た。しかし、リフロー法及びエッチバック法は、段差部
を局所的に平滑にするものであり、十分な平坦を得るこ
とができず、そのため多層化してもリソグラフィーの焦
点深度が不足する問題点があった。
ラナリゼーション加工という）には、従来、加熱により
絶縁膜を軟化させて平坦化するリフロー法、凸部を化学
的に溶かすエッチバック法、及び化学的機械研磨法(CM
P:Chemical Mechanical Polishing) 、等が知られてい
た。しかし、リフロー法及びエッチバック法は、段差部
を局所的に平滑にするものであり、十分な平坦を得るこ
とができず、そのため多層化してもリソグラフィーの焦
点深度が不足する問題点があった。
【０００４】これに対して化学的機械研磨法は、図８に
例示するように、柔軟なポリッシャ板１をＬＳＩデバイ
ス・ウエハ２の表面に沿って均一な圧力で押当て、その
間にポリシ剤３（砥粒を含むアルカリ性懸濁液）を挟ん
で表面を研磨する方法であり、他の方法に較べて高精度
の平坦化が可能であり、最も有力視されている。なお、
図８でウエハ２は、シリコン２ａ、配線２ｂ、酸化膜２
ｃからなり、加工面４は酸化膜２ｃの凸部である。
例示するように、柔軟なポリッシャ板１をＬＳＩデバイ
ス・ウエハ２の表面に沿って均一な圧力で押当て、その
間にポリシ剤３（砥粒を含むアルカリ性懸濁液）を挟ん
で表面を研磨する方法であり、他の方法に較べて高精度
の平坦化が可能であり、最も有力視されている。なお、
図８でウエハ２は、シリコン２ａ、配線２ｂ、酸化膜２
ｃからなり、加工面４は酸化膜２ｃの凸部である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる従来の
化学的機械研磨法では、初期にはポリッシャに接触する
凸部だけを除去できるが、凸部が低くなると凸部間のポ
リッシャ板が撓んで凹部と接触し始め、凸部のみでなく
凹部までも加工してしまう問題点があった。また、この
現象は、特に加工時の面圧が高く、また凸部間の間隔が
長いほど激しいため、高精度のプラナリゼーション加工
を行うには、面圧を下げる必要があり、このため能率的
が加工ができず、加工時間が長くなる問題点があった。
更に、ポリッシャ板を十分柔軟な素材（布、紙、等）で
構成しないと、加工により除去されたウエハの破片が間
に挟まり、この破片により、ウエハ表面に傷を付けるこ
とがある問題点があった。
化学的機械研磨法では、初期にはポリッシャに接触する
凸部だけを除去できるが、凸部が低くなると凸部間のポ
リッシャ板が撓んで凹部と接触し始め、凸部のみでなく
凹部までも加工してしまう問題点があった。また、この
現象は、特に加工時の面圧が高く、また凸部間の間隔が
長いほど激しいため、高精度のプラナリゼーション加工
を行うには、面圧を下げる必要があり、このため能率的
が加工ができず、加工時間が長くなる問題点があった。
更に、ポリッシャ板を十分柔軟な素材（布、紙、等）で
構成しないと、加工により除去されたウエハの破片が間
に挟まり、この破片により、ウエハ表面に傷を付けるこ
とがある問題点があった。
【０００６】更に、この問題点を解決するため、凹部に
硬い窒化シリコン膜を形成してから上記研磨を行う方法
が平成４年９月に日本電気（ＮＥＣ）から提案されてい
るが、かかる方法では、窒化シリコン膜の形成と、加工
後の除去が必要である問題点があり、そのため、加工費
がかかり、かつ加工時間が長い問題点があった。
硬い窒化シリコン膜を形成してから上記研磨を行う方法
が平成４年９月に日本電気（ＮＥＣ）から提案されてい
るが、かかる方法では、窒化シリコン膜の形成と、加工
後の除去が必要である問題点があり、そのため、加工費
がかかり、かつ加工時間が長い問題点があった。
【０００７】本発明は、上述した種々の問題点を解決す
るために創案されたものである。すなわち、本発明の目
的は、凸部が低く、面圧が高く、凸部間の間隔が長い場
合でも、ＬＳＩデバイス・ウエハの凹部を加工すること
なく高い面圧による高能率加工が可能であり、ウエハ表
面に傷を付けず、かつ余分な加工工程を必要としないＬ
ＳＩデバイス・ウエハのプラナリゼーション加工装置及
び方法を提供することにある。
るために創案されたものである。すなわち、本発明の目
的は、凸部が低く、面圧が高く、凸部間の間隔が長い場
合でも、ＬＳＩデバイス・ウエハの凹部を加工すること
なく高い面圧による高能率加工が可能であり、ウエハ表
面に傷を付けず、かつ余分な加工工程を必要としないＬ
ＳＩデバイス・ウエハのプラナリゼーション加工装置及
び方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ＬＳＩ
デバイス・ウエハの回路パターンによる凸部間距離に所
定の等分布荷重が作用する場合の最大撓みが５００Å以
下である十分高い曲げ剛性を有し、かつ微細孔のない材
料を用い表面に研磨屑を保持・収納する複数もしくは連
続の溝を有するポリッシャ板と、該ポリッシャ板の表面
にウエハの被加工面を向けてウエハの反対面から均等に
等分布荷重をかける負荷装置と、ウエハをポリッシャ板
の表面に沿って摺動させる摺動装置と、を備え、これに
より、ポリッシャ板とウエハの間に砥粒を含む懸濁液を
供給しながらウエハを研磨する、ことを特徴とするＬＳ
Ｉデバイス・ウエハのプラナリゼーション加工装置が提
供される。本発明の好ましい実施例によれば、前記ポリ
ッシャ板の溝は、同心円状又は格子状の溝である。ま
た、前記ポリッシャ板の溝は、放射状又は螺旋状の溝で
ある、ことが好ましい。
デバイス・ウエハの回路パターンによる凸部間距離に所
定の等分布荷重が作用する場合の最大撓みが５００Å以
下である十分高い曲げ剛性を有し、かつ微細孔のない材
料を用い表面に研磨屑を保持・収納する複数もしくは連
続の溝を有するポリッシャ板と、該ポリッシャ板の表面
にウエハの被加工面を向けてウエハの反対面から均等に
等分布荷重をかける負荷装置と、ウエハをポリッシャ板
の表面に沿って摺動させる摺動装置と、を備え、これに
より、ポリッシャ板とウエハの間に砥粒を含む懸濁液を
供給しながらウエハを研磨する、ことを特徴とするＬＳ
Ｉデバイス・ウエハのプラナリゼーション加工装置が提
供される。本発明の好ましい実施例によれば、前記ポリ
ッシャ板の溝は、同心円状又は格子状の溝である。ま
た、前記ポリッシャ板の溝は、放射状又は螺旋状の溝で
ある、ことが好ましい。
【０００９】また、本発明によれば、ＬＳＩデバイス・
ウエハの回路パターンによる凸部間距離に所定の等分布
荷重が作用する場合の最大撓みが５００Å以下である十
分高い剛性を有し、かつ表面に研磨屑を収納する溝を有
するポリッシャ板の上面にウエハの被加工面を下にして
載せ、該ウエハの上面に均等な圧力をかけ、ポリッシャ
板とウエハの間に砥粒を含む懸濁液を供給し、ウエハを
ポリッシャ板の表面に沿って摺動させる、ことを特徴と
するＬＳＩデバイス・ウエハのプラナリゼーション加工
方法が提供される。本発明の好ましい実施例によれば、
前記懸濁液は、平均粒径が約１０〜９０ｎｍのシリカ砥
粒を含む。また、前記懸濁液は、平均粒径が約１０００
ｎｍの酸化セリウム砥粒を含む、ことが好ましい。
ウエハの回路パターンによる凸部間距離に所定の等分布
荷重が作用する場合の最大撓みが５００Å以下である十
分高い剛性を有し、かつ表面に研磨屑を収納する溝を有
するポリッシャ板の上面にウエハの被加工面を下にして
載せ、該ウエハの上面に均等な圧力をかけ、ポリッシャ
板とウエハの間に砥粒を含む懸濁液を供給し、ウエハを
ポリッシャ板の表面に沿って摺動させる、ことを特徴と
するＬＳＩデバイス・ウエハのプラナリゼーション加工
方法が提供される。本発明の好ましい実施例によれば、
前記懸濁液は、平均粒径が約１０〜９０ｎｍのシリカ砥
粒を含む。また、前記懸濁液は、平均粒径が約１０００
ｎｍの酸化セリウム砥粒を含む、ことが好ましい。
【００１０】
【作用】上記本発明の装置及び方法によれば、ポリッシ
ャ板がＬＳＩデバイス・ウエハの回路パターンによる凸
部間距離に所定の等分布荷重が作用する場合の最大撓み
が５００Å以下であるように十分高い剛性を有するの
で、凸部が低くなっても凸部間のポリッシャ板はほとん
ど撓まず、凹部を加工することがない。また、ポリッシ
ャ板の表面には、研磨屑を保持・収納する溝が設けられ
ているので、加工により除去されたウエハの破片（研磨
屑）がその中に収容され、この破片によるウエハ表面の
傷を防ぐことができる。更に、ポリッシャ板の表面にウ
エハの被加工面を向けてウエハの反対面から均等に等分
布荷重をかけるので、ウエハはポリッシャ板の表面に沿
って均等に押付けられ、その凸部だけを研磨することが
できる。
ャ板がＬＳＩデバイス・ウエハの回路パターンによる凸
部間距離に所定の等分布荷重が作用する場合の最大撓み
が５００Å以下であるように十分高い剛性を有するの
で、凸部が低くなっても凸部間のポリッシャ板はほとん
ど撓まず、凹部を加工することがない。また、ポリッシ
ャ板の表面には、研磨屑を保持・収納する溝が設けられ
ているので、加工により除去されたウエハの破片（研磨
屑）がその中に収容され、この破片によるウエハ表面の
傷を防ぐことができる。更に、ポリッシャ板の表面にウ
エハの被加工面を向けてウエハの反対面から均等に等分
布荷重をかけるので、ウエハはポリッシャ板の表面に沿
って均等に押付けられ、その凸部だけを研磨することが
できる。
【００１１】また、ポリッシャ板の溝を、同心円状、格
子状、放射状又は螺旋状に設けることにより、研磨屑を
効果的に加工部から除去することができる。更にまた、
平均粒径が約１０〜９０ｎｍのシリカ砥粒を含む懸濁液
を用いることにより、化学的除去と機械的研磨を併用す
ることができ、効率的に研磨を行うことができる。ま
た、平均粒径が約１０００ｎｍの酸化セリウム砥粒を含
む懸濁液を用いることにより、酸化セリウムの強い界面
反応により、より一層高能率に研磨を行うことができ
る。
子状、放射状又は螺旋状に設けることにより、研磨屑を
効果的に加工部から除去することができる。更にまた、
平均粒径が約１０〜９０ｎｍのシリカ砥粒を含む懸濁液
を用いることにより、化学的除去と機械的研磨を併用す
ることができ、効率的に研磨を行うことができる。ま
た、平均粒径が約１０００ｎｍの酸化セリウム砥粒を含
む懸濁液を用いることにより、酸化セリウムの強い界面
反応により、より一層高能率に研磨を行うことができ
る。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。図１は、本発明によるＬＳＩデバイス・
ウエハのプラナリゼーション加工装置の全体平面図であ
り、図２は図１のＸ−Ｘ線における断面図である。図１
及び図２において、本発明のプラナリゼーション加工装
置１０は、表面に研磨屑を収納する複数の溝１２ａを有
するポリッシャ板１２と、ポリッシャ板１２の表面にウ
エハ２の被加工面を向けてウエハ２の反対面から均等に
等分布荷重をかける負荷装置１４と、ウエハ２をポリッ
シャ板１２の表面に沿って摺動させる摺動装置１６と、
を備える。
して説明する。図１は、本発明によるＬＳＩデバイス・
ウエハのプラナリゼーション加工装置の全体平面図であ
り、図２は図１のＸ−Ｘ線における断面図である。図１
及び図２において、本発明のプラナリゼーション加工装
置１０は、表面に研磨屑を収納する複数の溝１２ａを有
するポリッシャ板１２と、ポリッシャ板１２の表面にウ
エハ２の被加工面を向けてウエハ２の反対面から均等に
等分布荷重をかける負荷装置１４と、ウエハ２をポリッ
シャ板１２の表面に沿って摺動させる摺動装置１６と、
を備える。
【００１３】図２に示すように、負荷装置１４は、ウエ
ハ２の上面に載る均圧盤１５ａ、その上に載る押付板１
５ｂ、及びその上に載るウエイト１５ｃからなる。ウエ
ハ２は、直径が３インチ（約７６ｍｍ）或いはそれ以上
の薄い円板であり、その加工面４を下に向けてポリッシ
ャ板１２の上に載せられる。均圧盤１５ａは、ゴム、プ
ラスチック等の弾性材からなる円板状容器であり、内部
に液体（例えば水）又は気体が充填されている。かかる
構成により、ウエイト１５ｃ及び押付板１５ｂの重量を
均圧盤１５ａによりウエハ２の上面に均等に作用する液
圧に変換し、ウエハ２をポリッシャ板１２の表面に沿っ
て均等に押付けることができる。
ハ２の上面に載る均圧盤１５ａ、その上に載る押付板１
５ｂ、及びその上に載るウエイト１５ｃからなる。ウエ
ハ２は、直径が３インチ（約７６ｍｍ）或いはそれ以上
の薄い円板であり、その加工面４を下に向けてポリッシ
ャ板１２の上に載せられる。均圧盤１５ａは、ゴム、プ
ラスチック等の弾性材からなる円板状容器であり、内部
に液体（例えば水）又は気体が充填されている。かかる
構成により、ウエイト１５ｃ及び押付板１５ｂの重量を
均圧盤１５ａによりウエハ２の上面に均等に作用する液
圧に変換し、ウエハ２をポリッシャ板１２の表面に沿っ
て均等に押付けることができる。
【００１４】また、図１に示すように、摺動装置１６
は、太陽歯車１７ａ、リング歯車１７ｂ、及び遊星歯車
１７ｃからなる一種の遊星歯車装置であり、リング歯車
１７ｂは固定され、太陽歯車１７ａが図示しない駆動装
置により回転駆動され、これにより、遊星歯車１７ｃが
自転しながら公転するようになっている。この遊星歯車
１７ｃは図２に示すように貫通した開口部を有し、この
開口部に前述の負荷装置１４とウエハ２が加工面４を下
に向けて収容されている。また、ポリッシャ板１２はテ
ーブル１１に取り付けられ、テーブル１１は図示しない
駆動装置により水平に揺動運動するようになっている。
かかる構成により、ウエハ２の被加工面４を下にしてポ
リッシャ板１２の上に載せ、ウエハ２の上面に均等な圧
力をかけながら、ウエハ２をポリッシャ板１２の表面に
沿って摺動させることができる。
は、太陽歯車１７ａ、リング歯車１７ｂ、及び遊星歯車
１７ｃからなる一種の遊星歯車装置であり、リング歯車
１７ｂは固定され、太陽歯車１７ａが図示しない駆動装
置により回転駆動され、これにより、遊星歯車１７ｃが
自転しながら公転するようになっている。この遊星歯車
１７ｃは図２に示すように貫通した開口部を有し、この
開口部に前述の負荷装置１４とウエハ２が加工面４を下
に向けて収容されている。また、ポリッシャ板１２はテ
ーブル１１に取り付けられ、テーブル１１は図示しない
駆動装置により水平に揺動運動するようになっている。
かかる構成により、ウエハ２の被加工面４を下にしてポ
リッシャ板１２の上に載せ、ウエハ２の上面に均等な圧
力をかけながら、ウエハ２をポリッシャ板１２の表面に
沿って摺動させることができる。
【００１５】図３は、ウエハ２とポリッシャ板１２との
関係を示す説明図である。ポリッシャ板１２は、ＬＳＩ
デバイス・ウエハの回路パターンによる凸部間距離に所
定の等分布荷重が作用する場合の最大撓みが５００Å以
下であるように十分高い曲げ剛性を有している。すなわ
ち、ポリッシャ板の最大撓みδは、曲げ剛性をＥＩ
（Ｅ：ヤング率、Ｉ：断面二次モーメント）、凸部間距
離をＬ、等分布荷重をｗとし、支持状態を両端単純支持
と想定すると、δ＝５ｗＬ4 ／３８４ＥＩ．．．式よ
り求めることができるので、所定の等分布荷重を加工時
に想定される最大の値とし、上記δが十分小さくなるよ
うに、ポリッシャ板の曲げ剛性を高く設定することによ
り、ポリッシャ板１２の撓みを抑えることができる。従
って、凸部が低くなっても凸部間のポリッシャ板はほと
んど撓まず、凹部を加工することがない。また、ポリッ
シャ板１２の表面にウエハ２の被加工面４を向けてウエ
ハ２の反対面から均等に等分布荷重をかけるので、ウエ
ハ２はポリッシャ板１２の表面に沿って均等に押付けら
れ、その凸部だけを研磨することができる。
関係を示す説明図である。ポリッシャ板１２は、ＬＳＩ
デバイス・ウエハの回路パターンによる凸部間距離に所
定の等分布荷重が作用する場合の最大撓みが５００Å以
下であるように十分高い曲げ剛性を有している。すなわ
ち、ポリッシャ板の最大撓みδは、曲げ剛性をＥＩ
（Ｅ：ヤング率、Ｉ：断面二次モーメント）、凸部間距
離をＬ、等分布荷重をｗとし、支持状態を両端単純支持
と想定すると、δ＝５ｗＬ4 ／３８４ＥＩ．．．式よ
り求めることができるので、所定の等分布荷重を加工時
に想定される最大の値とし、上記δが十分小さくなるよ
うに、ポリッシャ板の曲げ剛性を高く設定することによ
り、ポリッシャ板１２の撓みを抑えることができる。従
って、凸部が低くなっても凸部間のポリッシャ板はほと
んど撓まず、凹部を加工することがない。また、ポリッ
シャ板１２の表面にウエハ２の被加工面４を向けてウエ
ハ２の反対面から均等に等分布荷重をかけるので、ウエ
ハ２はポリッシャ板１２の表面に沿って均等に押付けら
れ、その凸部だけを研磨することができる。
【００１６】図４は、ポリッシャ板の平面図であり、
（Ａ）は同心円状、（Ｂ）は格子状、（Ｃ）は放射状、
（Ｄ）は螺旋状の溝１２ａを有するポリッシャ板１２の
実施例である。図４に示すように、ポリッシャ板１２
は、微細孔のない材料を用い表面に研磨剤もしくは研磨
屑を保持・収納する複数もしくは連続の溝１２ａを有し
ている。この溝１２ａにより、加工により除去されたウ
エハの破片（研磨屑）をその中に収容し、この破片によ
るウエハ表面の傷を防ぐことができる。この溝１２ａ
は、同心円状、格子状、放射状、又は螺旋状の溝である
のがよい。同心円状又は格子状の溝の場合には、溝１２
ａに入った研磨屑を溝に沿って移動し、ウエハ２が通過
した後の部分で溝１２ａから溢れる部分をポリッシャ板
１２の外側に移動させることができる。また、放射状又
は螺旋状の溝の場合には、溝１２ａに入った研磨屑を溝
に沿って直接ポリッシャ板１２の外側まで移動させるこ
とができる。なお、溝の寸法は、例えば幅約１ｍｍ、深
さ約１ｍｍの三角溝、矩形溝、又は円形溝（断面がＵ字
状の溝）であり、そのピッチ（間隔）は例えば２〜４ｍ
ｍ程度がよい。三角溝は、２つの辺が傾斜してもよく、
或いは一方の辺が垂直であってもよい。
（Ａ）は同心円状、（Ｂ）は格子状、（Ｃ）は放射状、
（Ｄ）は螺旋状の溝１２ａを有するポリッシャ板１２の
実施例である。図４に示すように、ポリッシャ板１２
は、微細孔のない材料を用い表面に研磨剤もしくは研磨
屑を保持・収納する複数もしくは連続の溝１２ａを有し
ている。この溝１２ａにより、加工により除去されたウ
エハの破片（研磨屑）をその中に収容し、この破片によ
るウエハ表面の傷を防ぐことができる。この溝１２ａ
は、同心円状、格子状、放射状、又は螺旋状の溝である
のがよい。同心円状又は格子状の溝の場合には、溝１２
ａに入った研磨屑を溝に沿って移動し、ウエハ２が通過
した後の部分で溝１２ａから溢れる部分をポリッシャ板
１２の外側に移動させることができる。また、放射状又
は螺旋状の溝の場合には、溝１２ａに入った研磨屑を溝
に沿って直接ポリッシャ板１２の外側まで移動させるこ
とができる。なお、溝の寸法は、例えば幅約１ｍｍ、深
さ約１ｍｍの三角溝、矩形溝、又は円形溝（断面がＵ字
状の溝）であり、そのピッチ（間隔）は例えば２〜４ｍ
ｍ程度がよい。三角溝は、２つの辺が傾斜してもよく、
或いは一方の辺が垂直であってもよい。
【００１７】上述した構成の装置を用い、ポリッシャ板
１２の上面にウエハ２の被加工面４を下にして載せ、ウ
エハ２の上面に均等な圧力をかけ、ポリッシャ板１２と
ウエハ２の間に砥粒を含む懸濁液（例えばアルカリ性懸
濁液）を供給して、ウエハ２をポリッシャ板１２の表面
に沿って摺動させることにより、凸部が低く、面圧が高
く、凸部間の間隔が長い場合でも、ＬＳＩデバイス・ウ
エハの凹部を加工することなく、高い面圧による高能率
加工ができる。
１２の上面にウエハ２の被加工面４を下にして載せ、ウ
エハ２の上面に均等な圧力をかけ、ポリッシャ板１２と
ウエハ２の間に砥粒を含む懸濁液（例えばアルカリ性懸
濁液）を供給して、ウエハ２をポリッシャ板１２の表面
に沿って摺動させることにより、凸部が低く、面圧が高
く、凸部間の間隔が長い場合でも、ＬＳＩデバイス・ウ
エハの凹部を加工することなく、高い面圧による高能率
加工ができる。
【００１８】懸濁液は、平均粒径が約１０〜９０ｎｍの
シリカ砥粒を含むことが好ましい。これにより、化学的
除去と機械的研磨を併用することができ、効率的に研磨
を行うことができる。また、平均粒径が約１０００ｎｍ
の酸化セリウム砥粒を含む懸濁液を用いてもよい。これ
により、酸化セリウムの強い界面反応により、より一層
高能率に研磨を行うことができる。なお、本発明はこれ
らの砥粒に限定されるものではなく、その他の材料の砥
粒を用いてもよい。
シリカ砥粒を含むことが好ましい。これにより、化学的
除去と機械的研磨を併用することができ、効率的に研磨
を行うことができる。また、平均粒径が約１０００ｎｍ
の酸化セリウム砥粒を含む懸濁液を用いてもよい。これ
により、酸化セリウムの強い界面反応により、より一層
高能率に研磨を行うことができる。なお、本発明はこれ
らの砥粒に限定されるものではなく、その他の材料の砥
粒を用いてもよい。
【００１９】実施例 以下、上述した装置及び方法により、表１の試験条件、
表２の懸濁液（ポリシ剤）を用いた試験結果を説明す
る。
表２の懸濁液（ポリシ剤）を用いた試験結果を説明す
る。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】図５はポリシ剤とプラナリゼーション速度
との関係図である。この図に示すように、シリカ懸濁液
の場合、粒子の体積比及びｐＨなどの因子より、平均粒
径が大きいほどプラナリゼーション速度が増加する傾向
がある。又酸化セリウム懸濁液の場合には、シリカ懸濁
液の２倍以上の速度が得られた。これは、酸化膜に対し
て酸化セリウムの界面反応に基づく化学作用が強いこと
によるものと思われる。
との関係図である。この図に示すように、シリカ懸濁液
の場合、粒子の体積比及びｐＨなどの因子より、平均粒
径が大きいほどプラナリゼーション速度が増加する傾向
がある。又酸化セリウム懸濁液の場合には、シリカ懸濁
液の２倍以上の速度が得られた。これは、酸化膜に対し
て酸化セリウムの界面反応に基づく化学作用が強いこと
によるものと思われる。
【００２３】図６は、酸化セリウム懸濁液を用いたプラ
ナリゼーションの加工時間と除去深さとの関係図であ
る。この図に示すように、酸化膜の凸部のみを加工する
第１段階で１３００Å／ｍｉｎ、平坦化後の酸化膜を加
工する第２段階で５００Å／ｍｉｎの高い除去速度を得
ることができた。また、プラナリゼーション加工はこの
段階で本来停止させるが、更に加工を進めると、約１７
分で１５０００Å（１．５μｍ）を除去することができ
た。
ナリゼーションの加工時間と除去深さとの関係図であ
る。この図に示すように、酸化膜の凸部のみを加工する
第１段階で１３００Å／ｍｉｎ、平坦化後の酸化膜を加
工する第２段階で５００Å／ｍｉｎの高い除去速度を得
ることができた。また、プラナリゼーション加工はこの
段階で本来停止させるが、更に加工を進めると、約１７
分で１５０００Å（１．５μｍ）を除去することができ
た。
【００２４】図７は、図６の各段階における加工時間と
平坦度（段差）との関係図であり、各図の下部に段差の
大きさを示している。図７に示すように、第１段階が終
了する加工時間４分の段階で、既に段差は０．２〜０．
３μｍまで低下しており、第２段階に入った５分後の段
階では、段差は０．１μｍ以下であり、ほとんど計測で
きないほど完全に近い平坦となっている。
平坦度（段差）との関係図であり、各図の下部に段差の
大きさを示している。図７に示すように、第１段階が終
了する加工時間４分の段階で、既に段差は０．２〜０．
３μｍまで低下しており、第２段階に入った５分後の段
階では、段差は０．１μｍ以下であり、ほとんど計測で
きないほど完全に近い平坦となっている。
【００２５】これらの試験結果から、本発明の装置及び
方法により、ＬＳＩデバイス・ウエハの凹部を加工する
ことなく、高い面圧による高能率加工が可能であり、ウ
エハ表面に傷を付けず、短時間に高精度のプラナリゼー
ション加工ができることが確認された。なお、本発明は
上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要
旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論であ
る。
方法により、ＬＳＩデバイス・ウエハの凹部を加工する
ことなく、高い面圧による高能率加工が可能であり、ウ
エハ表面に傷を付けず、短時間に高精度のプラナリゼー
ション加工ができることが確認された。なお、本発明は
上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要
旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論であ
る。
【００２６】
【発明の効果】上述したように、本発明のＬＳＩデバイ
ス・ウエハのプラナリゼーション加工装置及び方法は、
凸部が低く、面圧が高く、凸部間の間隔が長い場合で
も、ＬＳＩデバイス・ウエハの凹部を加工することなく
高い面圧による高能率加工が可能であり、ウエハ表面に
傷を付けず、かつ余分な加工工程を必要としない、等の
優れた効果を有する。
ス・ウエハのプラナリゼーション加工装置及び方法は、
凸部が低く、面圧が高く、凸部間の間隔が長い場合で
も、ＬＳＩデバイス・ウエハの凹部を加工することなく
高い面圧による高能率加工が可能であり、ウエハ表面に
傷を付けず、かつ余分な加工工程を必要としない、等の
優れた効果を有する。
【図１】本発明によるＬＳＩデバイス・ウエハのプラナ
リゼーション加工装置の全体平面図である。
リゼーション加工装置の全体平面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線における断面図である。
【図３】ウエハとポリッシャ板との関係を示す説明図で
ある。
ある。
【図４】ポリッシャ板の平面図である。
【図５】ポリシ剤とプラナリゼーション速度との関係図
である。
である。
【図６】酸化セリウム懸濁液を用いたプラナリゼーショ
ンの加工時間と除去深さとの関係図である。
ンの加工時間と除去深さとの関係図である。
【図７】図６の各段階における加工時間と平坦度との関
係図である。
係図である。
【図８】従来の化学的機械研磨法の模式図である。
１ ポリッシャ板 ２ ＬＳＩデバイス・ウエハ（ウエハ） ２ａ シリコン ２ｂ 配線 ２ｃ 酸化膜 ３ ポリシ剤 ４ 加工面 １０ プラナリゼーション加工装置 １１ テーブル １２ ポリッシャ板 １２ａ 溝 １４ 負荷装置 １５ａ 均圧盤 １５ｂ 押付板 １５ｃ ウエイト １６ 摺動装置 １７ａ 太陽歯車 １７ｂ リング歯車 １７ｃ 遊星歯車
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年９月１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】 図６の各段階における加工時間と平坦度との
関係を示すディスプレー上に表示した中間調画像であ
る。
関係を示すディスプレー上に表示した中間調画像であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丁 海島 東京都板橋区赤塚７−17−２ マンション 飛騨301号
Claims (6)
- 【請求項１】 ＬＳＩデバイス・ウエハの回路パターン
による凸部間距離に所定の等分布荷重が作用する場合の
最大撓みが５００Å以下である十分高い曲げ剛性を有
し、かつ微細孔のない材料を用い表面に研磨屑を保持・
収納する複数もしくは連続の溝を有するポリッシャ板
と、該ポリッシャ板の表面にウエハの被加工面を向けて
ウエハの反対面から均等に等分布荷重をかける負荷装置
と、ウエハをポリッシャ板の表面に沿って摺動させる摺
動装置と、を備え、これにより、ポリッシャ板とウエハ
の間に砥粒を含む懸濁液を供給しながらウエハを研磨す
る、ことを特徴とするＬＳＩデバイス・ウエハのプラナ
リゼーション加工装置。 - 【請求項２】 前記ポリッシャ板の溝は、同心円状又は
格子状の溝である、ことを特徴とする請求項１に記載の
ＬＳＩデバイス・ウエハのプラナリゼーション加工装
置。 - 【請求項３】 前記ポリッシャ板の溝は、放射状又は螺
旋状の溝である、ことを特徴とする請求項１に記載のＬ
ＳＩデバイス・ウエハのプラナリゼーション加工装置。 - 【請求項４】 ＬＳＩデバイス・ウエハの回路パターン
による凸部間距離に所定の等分布荷重が作用する場合の
最大撓みが５００Å以下である十分高い剛性を有し、か
つ表面に研磨屑を収納する溝を有するポリッシャ板の上
面にウエハの被加工面を下にして載せ、該ウエハの上面
に均等な圧力をかけ、ポリッシャ板とウエハの間に砥粒
を含む懸濁液を供給し、ウエハをポリッシャ板の表面に
沿って摺動させる、ことを特徴とするＬＳＩデバイス・
ウエハのプラナリゼーション加工方法。 - 【請求項５】 前記懸濁液は、平均粒径が約１０〜９０
ｎｍのシリカ砥粒を含む、ことを特徴とする請求項４に
記載のＬＳＩデバイス・ウエハのプラナリゼーション加
工方法。 - 【請求項６】 前記懸濁液は、平均粒径が約１０００ｎ
ｍの酸化セリウム砥粒を含む、ことを特徴とする請求項
４に記載のＬＳＩデバイス・ウエハのプラナリゼーショ
ン加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11162494A JPH07314298A (ja) | 1994-05-26 | 1994-05-26 | Ｌｓｉデバイス・ウエハのプラナリゼーション加工装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11162494A JPH07314298A (ja) | 1994-05-26 | 1994-05-26 | Ｌｓｉデバイス・ウエハのプラナリゼーション加工装置及び方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07314298A true JPH07314298A (ja) | 1995-12-05 |
Family
ID=14566041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11162494A Pending JPH07314298A (ja) | 1994-05-26 | 1994-05-26 | Ｌｓｉデバイス・ウエハのプラナリゼーション加工装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07314298A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6589871B2 (en) | 2000-12-18 | 2003-07-08 | Hitachi, Ltd. | Processing method, measuring method and producing method of semiconductor devices |
| US6663468B2 (en) | 2000-01-07 | 2003-12-16 | Hitachi, Ltd. | Method for polishing surface of semiconductor device substrate |
| CN111113201A (zh) * | 2020-02-17 | 2020-05-08 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 用于光学元件快速抛光的浮动加压夹持装置及其方法 |
-
1994
- 1994-05-26 JP JP11162494A patent/JPH07314298A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6663468B2 (en) | 2000-01-07 | 2003-12-16 | Hitachi, Ltd. | Method for polishing surface of semiconductor device substrate |
| US6589871B2 (en) | 2000-12-18 | 2003-07-08 | Hitachi, Ltd. | Processing method, measuring method and producing method of semiconductor devices |
| CN111113201A (zh) * | 2020-02-17 | 2020-05-08 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 用于光学元件快速抛光的浮动加压夹持装置及其方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Effective date: 20031201 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20040322 |