JPH09234670A - 化学機械的研磨装置及びこれを用いた化学機械的研磨方法 - Google Patents

化学機械的研磨装置及びこれを用いた化学機械的研磨方法

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JPH09234670A
JPH09234670A JP3642597A JP3642597A JPH09234670A JP H09234670 A JPH09234670 A JP H09234670A JP 3642597 A JP3642597 A JP 3642597A JP 3642597 A JP3642597 A JP 3642597A JP H09234670 A JPH09234670 A JP H09234670A
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polishing
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炳 勳 李
Joon-Hee Lee
俊 煕 李
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    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 化学機械的研磨（ＣＭＰ）装置を提供する。 【解決手段】 研磨しようとする半導体ウェーハ２０が
下に向かうように積載及び固定するウェーハキャリア２
９と、ウェーハキャリア２９の下部に設けられ一定な速
度で回転する研磨プラテン２１と、研磨プラテン２１上
に設けられ半導体ウェーハの一面と接触する研磨パッド
２３と、終端に複数のノズル３５を有しスラリー溶液３
０を研磨パッド２３に供する螺旋状のスラリー供給ライ
ン３１と、スラリー供給ライン３１にバルブ３７により
調節される純水を供給する純水供給ライン３７と、を具
備するＣＭＰ装置。これによりスラリー溶液に含まれた
研磨剤の沈殿を防止し、半導体ウェーハに伝達されるス
ラリー溶液の量を均一に調整して研磨均一度を向上させ
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウェーハの表
面を平坦化するための化学機械的研磨（ＣＭＰ）装置及
びこれを用いた化学機械的研磨方法に係り、特に螺旋状
のスラリー供給ラインを通してスラリー溶液が供される
化学機械的研磨装置及びこれを用いた化学機械的研磨方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路の集積度が増加し、多層配線工
程が実用化されるに伴い、層間絶縁膜のグロバル平坦化
の重要性は更に増しており、そのうち新たな平坦化技術
として注目されているのがＣＭＰ装置を用いた平坦化方
法である。前記ＣＭＰ装置はポリシングパッドと研磨剤
を用いた機械的成分とスラリー溶液内の化学成分により
ウェーハの表面を機械−化学的に研磨する。
【０００３】図１は従来の化学機械的研磨装置を示した
断面図である。
【０００４】図１を参照すると、従来のＣＭＰ装置は回
転及び水平移動の可能な研磨プラテン１１と、ウェーハ
キャリアー１９とに分けられる。前記ウェーハキャリア
ー１９の下端には支持リング１７により半導体ウェーハ
１０が固定されており、前記研磨プラテン１１の全面に
は前記半導体ウェーハ１０の一面と向き合う研磨パッド
１３が接着固定されている。かつ、スラリー溶液１５は
スラリー供給ライン１４を通して前記研磨パッド１３の
上に供される。
【０００５】図２は前記図１のＣＭＰ装置を用いた半導
体ウェーハの研磨方法を説明するための概略図である。
図２において、前記図１と同一な参照符号は同一部材を
示す。
【０００６】具体的に、前記ウェーハキャリアー１９を
研磨プラテン１１の上に位置させた後、前記ウェーハキ
ャリアー１９を下降させる。すると、前記スラリー供給
ライン１４を通して供されたスラリー溶液１５と高速で
回転する研磨プラテン１１上の研磨パッド１３を用い、
前記ウェーハキャリアー１９に取り付けられた半導体ウ
ェーハ１０の一面が化学機械的に研磨される。
【０００７】しかしながら、従来のＣＭＰ装置はスラリ
ー供給ライン１４を通して供されるスラリー溶液１５が
研磨パッド１３上の何れか一点に供される。かつ、図２
に示されたように、半導体ウェーハ１０の研磨時、前記
半導体ウェーハ１０に伝達される前記スラリー溶液１５
の量は不均一である。従って、研磨された半導体ウェー
ハの表面が不均一な短所がある。
【０００８】なお、従来のＣＭＰ装置において、酸化膜
又はシリコン膜を研磨するスラリー溶液はコロイド状な
のでスラリー溶液の性質は比較的安定している。ところ
が、金属膜を研磨するスラリー溶液はアルミナを含んで
おり、金属膜の研磨時に前記アルミナがすぐ沈殿されて
しまう問題点がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のような
問題点を解決するために案出されたものであり、前述し
た問題点を解決できる化学機械的研磨装置を提供するに
その目的がある。
【００１０】かつ、本発明の他の目的は前記化学機械的
研磨装置を用いた化学機械的研磨方法を提供することで
ある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、半導体ウェーハを平坦化するための化学機
械的研磨装置において、研磨しようとする半導体ウェー
ハが下に向かうように前記半導体ウェーハを積載及び固
定するウェーハキャリアーと、前記ウェーハキャリアー
の下部に設けられ一定な速度で回転可能な研磨プラテン
と、前記研磨プラテン上に設けられ、前記半導体ウェー
ハの一面と接触できる研磨パッドと、前記研磨パッドに
スラリー溶液を供する螺旋状のスラリー供給ラインとを
具備することを特徴とする。
【００１２】前記螺旋状のスラリー供給ラインは複数の
ノズルを終端に具備し、前記螺旋状のスラリー供給ライ
ンにバルブにより開閉及び調節される純水供給ラインが
連結されていることを特徴とする。
【００１３】前記他の目的を達成するために、本発明は
半導体ウェーハを化学機械的な方法にて平坦化する方法
において、研磨しようとする前記半導体ウェーハが下に
向かうように前記半導体ウェーハをウェーハキャリアー
に装着する段階と、前記ウェーハキャリアーに装着され
た半導体ウェーハを一定な速度で回転する研磨パッドの
上部に位置させる段階と、前記半導体ウェーハの表面を
螺旋状のスラリー供給ラインを通して供されスラリー溶
液に濡れた研磨パッドに接触させて研磨する段階とから
なることを特徴とする。
【００１４】前記スラリー溶液は複数のノズルを有する
前記螺旋状のスラリー供給ラインを通して前記研磨パッ
ドに供され、前記螺旋状のスラリー供給ラインにバルブ
により開閉及び調節される純水供給ラインが連結され、
前記スラリー溶液と純水供給ラインにより供される純水
とが混合され得る。
【００１５】本発明のＣＭＰ装置は純水供給ライン及び
複数のノズルを有する螺旋状のスラリー供給ラインを具
備することにより、スラリー溶液に含まれた研磨剤の沈
殿を防止し、半導体ウェーハに伝達されるスラリー溶液
の量を均一にして研磨均一度を向上させることができ
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付した図面に基
づき更に詳細に説明する。
【００１７】図３は本発明の化学機械的研磨装置を示し
た断面図である。図３を参照すると、本発明のＣＭＰ装
置の構成は回転及び水平移動の可能な研磨プラテン２１
と、ウェーハキャリアー２９とに分けられる。前記ウェ
ーハキャリアー２９の下端には支持リング２７により半
導体ウェーハ２０が固定されており、前記研磨プラテン
２１の全面には前記半導体ウェーハ２０の一面と向き合
う研磨パッド２３が接着固定されている。かつ、前記研
磨パッド２３上にはスラリー溶液３０を供する螺旋状の
スラリー供給ライン３１と、純水を供する純水供給ライ
ン３３と、前記純水を調節するバルブ３７とが具備され
ている。
【００１８】特に、本発明のＣＭＰ装置は螺旋状のスラ
リー供給ライン３１の終端に複数、例えば三つのノズル
３５を具備する。かつ、前記螺旋状のスラリー供給ライ
ン３１は螺旋状になっており、供給中にも引き続きスラ
リー溶液３０を混合するので、スラリー溶液３０に含ま
れた研磨成分の沈殿を防止する。
【００１９】かつ、本発明のＣＭＰ装置は純水供給ライ
ン３３及びこれを調節するバルブ３７を具備して、ノズ
ル３５のインシチュー洗浄を可能にした。よって、ノズ
ル３５の内部にスラリー溶液の沈殿物が凝集されて後続
研磨時に沈殿物による研磨スクラッチが発生するのを防
止できる。
【００２０】本実施の形態では前記純水供給ライン３３
を通して純水を供することができるが、前記純水供給ラ
イン３３に他の化学薬品を供することもできる。
【００２１】図４は前記図３のＣＭＰ装置を用いた半導
体ウェーハの研磨方法を説明するための概略図である。
【００２２】まず、研磨しようとする半導体ウェーハ２
０が下に向かうように前記半導体ウェーハ２０をウェー
ハキャリアー２９に装着させる。次に、前記ウェーハキ
ャリアー２９に装着された半導体ウェーハ２０を一定な
速度で回転する研磨パッド２３の上部に位置させた後、
ウェーハキャリアー２９を下降させて螺旋状のスラリー
供給ライン３１を通して供されスラリー溶液に濡れた研
磨パッドに接触させる。すると、前記螺旋状のスラリー
供給ライン３１を通して供されたスラリー溶液３０と高
速で回転する研磨プラテン２１上の研磨パッド２３を用
いて前記ウェーハキャリアー２９に取り付けられた半導
体ウェーハ２０の一面が化学機械的に研磨される。
【００２３】特に、本発明のＣＭＰ装置は螺旋状のスラ
リー供給ラインの終端に複数、例えば三つのノズル３５
を具備している。従って、本発明は前記三つのノズル３
５を通してスラリー溶液３０を供することにより、ウェ
ーハキャリアー２９に取り付けられた半導体ウェーハ２
０に伝達されるスラリー溶液（図４の３０を参照）の量
が均一になる。このように、半導体ウェーハ２０に伝達
されるスラリー溶液３０の量が均一であると研磨均一度
を向上させることができる。
【００２４】なお、本発明は前記実施の形態に限られ
ず、本発明が属した技術的思想内で当分野において通常
の知識を有する者により多くの変形が可能であることは
明白である。
【００２５】
【発明の効果】以上、本発明のＣＭＰ装置は、スラリー
供給ラインを螺旋状に構成することにより、スラリー溶
液に含まれた研磨剤の沈殿を防止し、半導体ウェーハに
伝達されるスラリー溶液の量を均一にして研磨均一度を
向上させることができる。
【００２６】また、本発明によれば、螺旋状のスラリー
供給ラインの終端に複数のノズルを有することにより研
磨プラテン上の研磨パッドにスラリー溶液を均一に供給
することができる。
【００２７】さらに、本発明によれば、螺旋状のスラリ
ー供給ラインにバルブにより開閉及び調節される純水供
給ラインを連結たことにより、ノズルのインシチュー洗
浄を可能にし、後続研磨時に沈殿物による研磨スクラッ
チが発生するのを防止できる。
【００２８】本発明の研磨方法は、螺旋状のスラリー供
給ラインによりスラリー溶液を供給して、半導体ウェー
ハを研磨するので、スラリー溶液に含まれた研磨剤の沈
殿が防止され、半導体ウェーハに伝達されるスラリー溶
液の量が均一になり、研磨均一度が向上する。
【００２９】また、本発明の研磨方法によれば、終端に
複数のノズルを有する螺旋状のスラリー供給ラインによ
りスラリー溶液を供給するので、研磨プラテン上の研磨
パッドにスラリー溶液を均一に供給することができる。
【００３０】さらに、本発明の研磨方法によれば、バル
ブにより開閉及び調節される純水供給ラインを螺旋状の
スラリー供給ラインにしたことにより、ノズルのインシ
チュー洗浄が可能になるので、後続研磨時に沈殿物によ
る研磨スクラッチの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の化学機械的研磨装置を示した断面図で
ある。
【図２】 前記図１のＣＭＰ装置を用いた半導体ウェー
ハの研磨方法を説明するための概略図である。
【図３】 本発明の化学機械的研磨装置を示した断面図
である。
【図４】 前記図３のＣＭＰ装置を用いた半導体ウェー
ハの研磨方法を説明するための概略図である。
【符号の説明】
２０…半導体ウェーハ ２１…研磨プラテン ２３…研磨パッド ２７…支持リング ２９…ウェーハキャリアー ３０…スラリー溶液 ３１…スラリー供給ライン ３３…純水供給ライン ３５…ノズル ３７…バルブ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体ウェーハを平坦化するための化学
    機械的研磨装置において、 研磨しようとする半導体ウェーハが下に向かうように前
    記半導体ウェーハを積載及び固定するウェーハキャリア
    ーと、 前記ウェーハキャリアーの下部に設けられ一定な速度で
    回転可能な研磨プラテンと、 前記研磨プラテン上に設けられ、前記半導体ウェーハの
    一面と接触できる研磨パッドと、 前記研磨パッドにスラリー溶液を供する螺旋状のスラリ
    ー供給ラインとを具備することを特徴とする化学機械的
    研磨装置。
  2. 【請求項２】 前記螺旋状のスラリー供給ラインは複数
    のノズルを終端に具備することを特徴とする請求項１に
    記載の化学機械的研磨装置。
  3. 【請求項３】 前記螺旋状のスラリー供給ラインにバル
    ブにより開閉及び調節される純水供給ラインが連結され
    ていることを特徴とする請求項１に記載の化学機械的研
    磨装置。
  4. 【請求項４】 半導体ウェーハを化学機械的な方法にて
    平坦化する方法において、 研磨しようとする前記半導体ウェーハが下に向かうよう
    に前記半導体ウェーハをウェーハキャリアーに装着する
    段階と、 前記ウェーハキャリアーに装着された半導体ウェーハを
    一定な速度で回転する研磨パッドの上部に位置させる段
    階と、 前記半導体ウェーハの表面を螺旋状のスラリー供給ライ
    ンを通して供されスラリー溶液に濡れた研磨パッドに接
    触させて研磨する段階とからなることを特徴とする半導
    体ウェーハの化学機械的研磨方法。
  5. 【請求項５】 前記スラリー溶液は複数のノズルを有す
    る前記螺旋状のスラリー供給ラインを通して前記研磨パ
    ッドに供されることを特徴とする請求項４に記載の化学
    機械的研磨方法。
  6. 【請求項６】 前記螺旋状のスラリー供給ラインにバル
    ブにより開閉及び調節される純水供給ラインが連結さ
    れ、前記スラリー溶液と純水供給ラインにより供される
    純水が混合されることを特徴とする請求項４に記載の化
    学機械的研磨方法。
JP3642597A 1996-02-28 1997-02-20 化学機械的研磨装置及びこれを用いた化学機械的研磨方法 Pending JPH09234670A (ja)

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