JPH08132342A - 半導体集積回路装置の製造装置 - Google Patents
半導体集積回路装置の製造装置Info
- Publication number
- JPH08132342A JPH08132342A JP27372894A JP27372894A JPH08132342A JP H08132342 A JPH08132342 A JP H08132342A JP 27372894 A JP27372894 A JP 27372894A JP 27372894 A JP27372894 A JP 27372894A JP H08132342 A JPH08132342 A JP H08132342A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pad
- layer
- integrated circuit
- semiconductor integrated
- circuit device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/11—Lapping tools
- B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
- B24B37/26—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the shape of the lapping pad surface, e.g. grooved
Abstract
(57)【要約】
【目的】 グラデーションを追従して研磨対象を平坦化
することのできるＣＭＰ装置の研磨パッドを提供する。 【構成】 テーブル１の上に弾性率の低い柔らかい材質
から成る第１のパッド層２と弾性率の高い硬い材質から
成る第２のパッド層３が順次設けられ、さらに、第１の
パッド層２と第２のパッド層３は、第１のパッド層２の
横方向への変形量以上の幅を持つ溝４で、個々の部分に
分割されており、第１のパッド層２の緩衝効果で研磨対
象のグラデーションを追従し、第２のパッド層３で研磨
対象の平坦化を行なう。
することのできるＣＭＰ装置の研磨パッドを提供する。 【構成】 テーブル１の上に弾性率の低い柔らかい材質
から成る第１のパッド層２と弾性率の高い硬い材質から
成る第２のパッド層３が順次設けられ、さらに、第１の
パッド層２と第２のパッド層３は、第１のパッド層２の
横方向への変形量以上の幅を持つ溝４で、個々の部分に
分割されており、第１のパッド層２の緩衝効果で研磨対
象のグラデーションを追従し、第２のパッド層３で研磨
対象の平坦化を行なう。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置の
製造装置に関し、特に、ＣＭＰ（Chemical Mechanical
Polishing ；化学的機械研磨）法に用いる研磨パッドを
有する半導体集積回路装置の製造装置に適用して有効な
技術に関するものである。
製造装置に関し、特に、ＣＭＰ（Chemical Mechanical
Polishing ；化学的機械研磨）法に用いる研磨パッドを
有する半導体集積回路装置の製造装置に適用して有効な
技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高速化および高集積化が進む半導体集積
回路装置において、配線層の多層化は必須の技術となっ
ている。しかしながら、多層配線技術は、上下の配線層
の間に設けられる層間絶縁膜のステップカバレージ不良
に起因した上下配線層間の短絡不良、あるいはステップ
カバレージ不良による配線層の断線不良などを生じ、半
導体集積回路装置の信頼性の低下を引き起こしている。
回路装置において、配線層の多層化は必須の技術となっ
ている。しかしながら、多層配線技術は、上下の配線層
の間に設けられる層間絶縁膜のステップカバレージ不良
に起因した上下配線層間の短絡不良、あるいはステップ
カバレージ不良による配線層の断線不良などを生じ、半
導体集積回路装置の信頼性の低下を引き起こしている。
【０００３】このような不良を防ぐため、多層配線技術
では、層間絶縁膜の表面を平滑化する、または配線層お
よび層間絶縁膜の表面を平坦化するなどの方法が採用さ
れている。
では、層間絶縁膜の表面を平滑化する、または配線層お
よび層間絶縁膜の表面を平坦化するなどの方法が採用さ
れている。
【０００４】一方、半導体集積回路装置の高集積化に伴
い、リソグラフィ技術における微細パターンの焦点深度
は小さくなる傾向にある。このため、微細パターンを用
いる半導体集積回路装置では、チップ全体の段差を焦点
深度以下に抑える平坦化が必要となっており、多層配線
技術においてもチップレベルでの平坦化が望まれてい
る。
い、リソグラフィ技術における微細パターンの焦点深度
は小さくなる傾向にある。このため、微細パターンを用
いる半導体集積回路装置では、チップ全体の段差を焦点
深度以下に抑える平坦化が必要となっており、多層配線
技術においてもチップレベルでの平坦化が望まれてい
る。
【０００５】多層配線を形成する配線層および層間絶縁
膜の平坦化をチップレベルで実現する方法にＣＭＰ法が
ある。このＣＭＰ法は、研磨対象である配線層および層
間絶縁膜をスラリ（研磨液）を供給しながら研磨パッド
で研磨して平坦化する方法である。
膜の平坦化をチップレベルで実現する方法にＣＭＰ法が
ある。このＣＭＰ法は、研磨対象である配線層および層
間絶縁膜をスラリ（研磨液）を供給しながら研磨パッド
で研磨して平坦化する方法である。
【０００６】なお、日経マグロウヒル社発行「日経マイ
クロデバイス」１９９３年２月１日号、Ｐ５５〜Ｐ５６
にウエステック・システムズ社（Westech Systems, In
c. ）製のＣＭＰ装置について記載されている。
クロデバイス」１９９３年２月１日号、Ｐ５５〜Ｐ５６
にウエステック・システムズ社（Westech Systems, In
c. ）製のＣＭＰ装置について記載されている。
【０００７】研磨対象の平坦性を向上するためには、Ｃ
ＭＰ装置の中でも、特に研磨対象に直接接触する研磨パ
ッドのパッド層の材質および形状の選択が重要となる。
従来は、加重５ｐｓｉで弾性率が0.２〜１０ｋｇｆ／ｍ
ｍ2 の酸化セリウム入り多孔質ポリウレタン単層を粘着
材で研磨用定盤に貼り付けた研磨パッドが用いられてい
る。
ＭＰ装置の中でも、特に研磨対象に直接接触する研磨パ
ッドのパッド層の材質および形状の選択が重要となる。
従来は、加重５ｐｓｉで弾性率が0.２〜１０ｋｇｆ／ｍ
ｍ2 の酸化セリウム入り多孔質ポリウレタン単層を粘着
材で研磨用定盤に貼り付けた研磨パッドが用いられてい
る。
【０００８】このパッド層は材質が硬いので、研磨対象
の下地パターンの段差、ウエハのうねりおよびウエハの
厚さバラツキなどに関係なく、凸部を研磨して研磨対象
を平坦に加工することができる。
の下地パターンの段差、ウエハのうねりおよびウエハの
厚さバラツキなどに関係なく、凸部を研磨して研磨対象
を平坦に加工することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記研
磨パッドは、研磨対象の下地パターンの段差、ウエハの
うねりおよびウエハの厚さバラツキなどに関係なく、平
坦に研磨するため、研磨対象の下地パターンの一部も研
磨するという問題がある。例えば、研磨対象が配線層上
に堆積された層間絶縁膜の場合、平坦性をよくするため
に層間絶縁膜の凸部を研磨しすぎると、下地段差の配線
層も研磨されて配線層の断線不良が生ずる。
磨パッドは、研磨対象の下地パターンの段差、ウエハの
うねりおよびウエハの厚さバラツキなどに関係なく、平
坦に研磨するため、研磨対象の下地パターンの一部も研
磨するという問題がある。例えば、研磨対象が配線層上
に堆積された層間絶縁膜の場合、平坦性をよくするため
に層間絶縁膜の凸部を研磨しすぎると、下地段差の配線
層も研磨されて配線層の断線不良が生ずる。
【００１０】本発明の目的は、グラデーションを追従し
て研磨対象を平坦化することのできるＣＭＰ装置の研磨
パッドを提供することにある。
て研磨対象を平坦化することのできるＣＭＰ装置の研磨
パッドを提供することにある。
【００１１】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。
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。
【００１２】
【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。すなわち、本発明の半導体集積回路
装置の製造装置は、少なくとも弾性率の高い硬い材質の
パッド層と弾性率の低い柔らかい材質のパッド層を含む
多層パッドがテーブルの上に形成された研磨パッドを有
し、前記多層パッドは溝で横方向に個々の部分に分割さ
れているものである。
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。すなわち、本発明の半導体集積回路
装置の製造装置は、少なくとも弾性率の高い硬い材質の
パッド層と弾性率の低い柔らかい材質のパッド層を含む
多層パッドがテーブルの上に形成された研磨パッドを有
し、前記多層パッドは溝で横方向に個々の部分に分割さ
れているものである。
【００１３】
【作用】上記した手段によれば、多層パッドを個々の部
分に分割した溝が、多層パッドの柔らかい材質のパッド
層の横方向への変形を吸収するので、下地パターンの段
差、ウエハのうねりおよびウエハの厚さのバラツキなど
による研磨対象のグラデーションが追従でき、同時に多
層パッドの堅い材質のパッド層で、下地パターンの段差
に関係せず研磨対象を平坦に加工することができる。
分に分割した溝が、多層パッドの柔らかい材質のパッド
層の横方向への変形を吸収するので、下地パターンの段
差、ウエハのうねりおよびウエハの厚さのバラツキなど
による研磨対象のグラデーションが追従でき、同時に多
層パッドの堅い材質のパッド層で、下地パターンの段差
に関係せず研磨対象を平坦に加工することができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
に説明する。
【００１５】本発明の一実施例である研磨パッドを図１
および図２を用いて説明する。なお、実施例を説明する
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。
および図２を用いて説明する。なお、実施例を説明する
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。
【００１６】図１は本実施例の研磨パッドの平面図であ
り、図２は図１に示すＡ−Ａ’方向の断面図である。テ
ーブル１の上に弾性係数が２ｋｇ／ｍｍ2 の柔らかい材
質から成る厚さ２ｍｍの第１のパッド層２を設け、この
第１のパッド層２の上に弾性係数が１０ｋｇ／ｍｍ2 の
硬い材質から成る厚さ１ｍｍの第２のパッド層３が設け
てある。第１のパッド層２と第２のパッド層３の材質
は、例えばポリウレタンである。
り、図２は図１に示すＡ−Ａ’方向の断面図である。テ
ーブル１の上に弾性係数が２ｋｇ／ｍｍ2 の柔らかい材
質から成る厚さ２ｍｍの第１のパッド層２を設け、この
第１のパッド層２の上に弾性係数が１０ｋｇ／ｍｍ2 の
硬い材質から成る厚さ１ｍｍの第２のパッド層３が設け
てある。第１のパッド層２と第２のパッド層３の材質
は、例えばポリウレタンである。
【００１７】さらに、第１のパッド層２と第２のパッド
層３は、第１のパッド層２の横方向への変形量以上の幅
（Ｗ）を持つ溝４で、個々の部分に分割されている。第
１のパッド層２と第２のパッド層３の分割された個々の
部分のピッチ間隔（Ｐ）は５ｍｍであり、第１のパッド
層２と第２のパッド層３の分割された個々の部分の断面
形状は正方形である。
層３は、第１のパッド層２の横方向への変形量以上の幅
（Ｗ）を持つ溝４で、個々の部分に分割されている。第
１のパッド層２と第２のパッド層３の分割された個々の
部分のピッチ間隔（Ｐ）は５ｍｍであり、第１のパッド
層２と第２のパッド層３の分割された個々の部分の断面
形状は正方形である。
【００１８】本実施例で示した研磨パッドを用いて、周
期２０ｍｍで高さの変化量が２μmの正弦波状のうねり
が存在するウエハを研磨した場合の、研磨パッドとウエ
ハの接触圧力の分布を数値計算で求める。
期２０ｍｍで高さの変化量が２μmの正弦波状のうねり
が存在するウエハを研磨した場合の、研磨パッドとウエ
ハの接触圧力の分布を数値計算で求める。
【００１９】計算方法は、以下に示す２次元定常弾性変
形計算式を有限要素法を用いて、離散化する。計算対象
の構造をメッシュ分割し、離散式を各節点における未知
変数の連立方程式とした後、これに境界条件を与えて、
この連立方程式を解き、与えられた形状変化に対して発
生する応力を求めるものである。
形計算式を有限要素法を用いて、離散化する。計算対象
の構造をメッシュ分割し、離散式を各節点における未知
変数の連立方程式とした後、これに境界条件を与えて、
この連立方程式を解き、与えられた形状変化に対して発
生する応力を求めるものである。
【００２０】 ∂σx ／∂ｘ＋∂τxy／∂ｙ＋Ｘ＝０ ∂τxy／∂ｘ＋∂σy ／∂ｙ＋Ｙ＝０ εx ＝∂ｕ／∂ｘ εy ＝∂ｖ／∂ｙ γxy＝∂ｖ／∂ｘ＋∂ｕ／∂ｙ εx ＝（σx −νσy ）／Ｅ εy ＝（σy −νσx ）／Ｅ γxy＝２（１＋ν）τxy／Ｅ ここで、σx 、σy およびτxyは応力成分、εx 、εy
およびγxyはひずみ成分、ｕおよびｖは変位成分であ
り、以上の８つが未知変数である。また、Ｅはヤング
率、νはポアソン比であり、材料物性値である。また、
ｘおよびｙは座標、ＸおよびＹは外力である。
およびγxyはひずみ成分、ｕおよびｖは変位成分であ
り、以上の８つが未知変数である。また、Ｅはヤング
率、νはポアソン比であり、材料物性値である。また、
ｘおよびｙは座標、ＸおよびＹは外力である。
【００２１】上記方法で求めた本実施例の研磨パッドの
接触圧力の分布は２１ｋｇ／ｃｍ2である。一方、同じ
計算方法で求めた従来用いられている溝のないポリウレ
タン単層で構成された研磨パッド（弾性係数１０ｋｇ／
ｍｍ2 ）の接触圧力は２５ｋｇ／ｃｍ2 であり、本実施
例の研磨パッドの方が、接触圧力の分布が小さいことが
わかる。
接触圧力の分布は２１ｋｇ／ｃｍ2である。一方、同じ
計算方法で求めた従来用いられている溝のないポリウレ
タン単層で構成された研磨パッド（弾性係数１０ｋｇ／
ｍｍ2 ）の接触圧力は２５ｋｇ／ｃｍ2 であり、本実施
例の研磨パッドの方が、接触圧力の分布が小さいことが
わかる。
【００２２】すなわち、本実施例の研磨パッドによれ
ば、従来用いられている溝のないポリウレタン単層で構
成された研磨パッドに比べて、ウエハのうねりに追従し
た研磨が可能となる。
ば、従来用いられている溝のないポリウレタン単層で構
成された研磨パッドに比べて、ウエハのうねりに追従し
た研磨が可能となる。
【００２３】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
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。
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
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。
【００２４】例えば、前記実施例では、第１のパッド層
と第２のパッド層の分割された個々の部分の断面形状を
正方形としたが、これに限るものでなく、六角形または
円形としてもよく、六角形または円形とすることにより
研磨パッドの研磨対象への追従性が向上する。
と第２のパッド層の分割された個々の部分の断面形状を
正方形としたが、これに限るものでなく、六角形または
円形としてもよく、六角形または円形とすることにより
研磨パッドの研磨対象への追従性が向上する。
【００２５】また、前記実施例では、第１のパッド層に
弾性係数が２ｋｇ／ｍｍ2 、第２のパッド層に弾性係数
が１０ｋｇ／ｍｍ2 の材質を用いたが、第１のパッド層
に弾性率が0.００１〜１００ｋｇｆ／ｃｍ2 、第２のパ
ッド層に弾性率が0.１〜１００００ｋｇｆ／ｍｍ2 の材
質を用いてもよい。
弾性係数が２ｋｇ／ｍｍ2 、第２のパッド層に弾性係数
が１０ｋｇ／ｍｍ2 の材質を用いたが、第１のパッド層
に弾性率が0.００１〜１００ｋｇｆ／ｃｍ2 、第２のパ
ッド層に弾性率が0.１〜１００００ｋｇｆ／ｍｍ2 の材
質を用いてもよい。
【００２６】また、前記実施例では、第１のパッド層と
第２のパッド層の２層で研磨パッドを構成したが、弾性
率が異なる材質のパッド層を３層以上重ねて研磨パッド
を構成してもよい。
第２のパッド層の２層で研磨パッドを構成したが、弾性
率が異なる材質のパッド層を３層以上重ねて研磨パッド
を構成してもよい。
【００２７】
【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。
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。
【００２８】本発明によれば、研磨パッドを構成する多
層パッドの柔らかい材質のパッド層で研磨対象のグラデ
ーションを追従し、同時に多層パッドの硬い材質のパッ
ド層で研磨対象を平坦化することができる。
層パッドの柔らかい材質のパッド層で研磨対象のグラデ
ーションを追従し、同時に多層パッドの硬い材質のパッ
ド層で研磨対象を平坦化することができる。
【図１】本発明の一実施例である研磨パッドの平面図で
ある。
ある。
【図２】図１のＡ−Ａ’線における断面図である。
１ テーブル ２ 第１のパッド層 ３ 第２のパッド層 ４ 溝
Claims (6)
- 【請求項１】 半導体素子を形成する各種膜を平坦に加
工する研磨パッドを有する半導体集積回路装置の製造装
置であって、少なくとも弾性率の高い硬い材質のパッド
層と弾性率の低い柔らかい材質のパッド層を含む多層パ
ッドをテーブルの上に形成して前記研磨パッドが構成さ
れ、前記多層パッドは溝で横方向に個々の部分に分割さ
れていることを特徴とする半導体集積回路装置の製造装
置。 - 【請求項２】 半導体素子を形成する各種膜を平坦に加
工する研磨パッドを有する半導体集積回路装置の製造装
置であって、上層が弾性率の高い硬い材質のパッド層で
下層が弾性率の低い柔らかい材質のパッド層の２層から
成る多層パッドをテーブルの上に形成して前記研磨パッ
ドが構成され、前記多層パッドは溝で横方向に個々の部
分に分割されていることを特徴とする半導体集積回路装
置の製造装置。 - 【請求項３】 前記硬い材質のパッド層の弾性率は0.１
〜１００００ｋｇｆ／ｍｍ2 、前記柔らかい材質のパッ
ド層の弾性率は0.００１〜１００ｋｇｆ／ｃｍ2 である
ことを特徴とする請求項１または２記載の半導体集積回
路装置の製造装置。 - 【請求項４】 前記溝の幅は、前記柔らかい材質のパッ
ド層の横方向への変形量以上であることを特徴とする請
求項１または２記載の半導体集積回路装置の製造装置。 - 【請求項５】 前記多層パッドの分割された個々の部分
の断面形状は、正方形、六角形または円形であることを
特徴とする請求項１または２記載の半導体集積回路装置
の製造装置。 - 【請求項６】 前記多層パッドの材質は、ポリウレタン
であることを特徴とする請求項１または２記載の半導体
集積回路装置の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27372894A JPH08132342A (ja) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | 半導体集積回路装置の製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27372894A JPH08132342A (ja) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | 半導体集積回路装置の製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08132342A true JPH08132342A (ja) | 1996-05-28 |
Family
ID=17531741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27372894A Pending JPH08132342A (ja) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | 半導体集積回路装置の製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08132342A (ja) |
Cited By (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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1994
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