JPH0929635A - ドレッシング方法及び装置 - Google Patents
ドレッシング方法及び装置Info
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Abstract
してポリッシング開始時点から十分な研磨速度が得られ
るドレッシング方法及び装置を提供する。 【解決手段】 半導体ウエハ2等のポリッシング対象物
を平坦且つ鏡面状に研磨するポリッシングにおける、ポ
リッシング工程間に行なう研磨布4のドレッシング方法
において、ドレッシング工程中から次のポリッシング工
程開始までの間の所定時間、研磨布4にポリッシングに
用いる研磨砥液を供給する。
Description
置に係り、特に半導体ウエハ等のポリッシング対象物を
平坦且つ鏡面状に研磨するポリッシングに用いる研磨布
のドレッシング方法及び装置に関する。
につれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭く
なりつつある。特に線幅が0.5μm以下の光リソグラ
フィの場合、焦点深度が浅くなるためステッパーの結像
面の平坦度を必要とする。そこで、半導体ウエハの表面
を平坦化することが必要となるが、この平坦化法の1手
段としてポリッシング装置により研磨することが行なわ
れている。
独立した回転数で回転するターンテーブルとトップリン
グとを有し、トップリングが一定の圧力をターンテーブ
ルに与え、ターンテーブルとトップリングとの間にポリ
ッシング対象物を介在させて、砥液を供給しつつ該ポリ
ッシング対象物の表面を平坦且つ鏡面に研磨している。
シング対象物をポリッシングする前に、使用した研磨布
を回復するための処理を行なっている。該処理は様々な
方法があり、現在も次々に新たな方法が開発されつつあ
るが、総じて研磨布のドレッシングと呼ばれている。ド
レッシングを行なうのは、ポリッシングによって研磨布
の特性が変化し、ポリッシング装置の研磨性能が劣化す
るのを防止し、常に性能良いポリッシングを行なうため
である。研磨性能が劣化するとは、具体的には、研磨速
度が一定にならなかったり、ポリッシング対象物の平坦
度が悪くなったり、研磨布自体の寿命が縮まったりする
という不都合が挙げられる。
留する研磨砥液やポリッシング対象物の削り屑や研磨布
の摩耗片等を研磨布上から除去することもドレッシング
の目的の1つであるため、研磨布上に水を供給しながら
行なう場合が多い。研磨布上に水を供給しながらドレッ
シングを行なえば、水と共に残留する研磨砥液等が洗い
流されるためである。
シング時に研磨布上に水を供給すると研磨砥液を洗い流
すという目的は達成されるが、次にポリッシングする際
の砥液が研磨布上に存在しないため、またドレッシング
時供給する水が研磨布上に残留するため、砥液が水で薄
まるので、ポリッシング開始時の研磨速度が十分に得ら
れなかった。これは、砥液が研磨布になじむまで、ある
いは研磨布上での砥液の濃度が高まるまでに時間がかか
るためであると考えられる。
磨時間が必要となるため、ポリッシング装置の単位時間
当たりの処理能力が落ちるという問題点があった。ま
た、砥液が研磨布になじむまで研磨布上の砥液分布が均
一にならないため、ポリッシング対象物の平坦度が悪く
なる等、研磨性能が劣化するという問題点があった。
で、ドレッシングの次に行なうポリッシングに対してポ
リッシング開始時点から十分な研磨速度が得られるドレ
ッシング方法及び装置を提供することを目的とする。
ために、本発明のドレッシング方法は、半導体ウエハ等
のポリッシング対象物を平坦且つ鏡面状に研磨するポリ
ッシングにおける、ポリッシング工程間に行なう研磨布
のドレッシング方法において、ドレッシング工程中から
次のポリッシング工程開始までの間の所定時間、研磨布
にポリッシングに用いる研磨砥液を供給することを特徴
とするものである。
ウエハ等のポリッシング対象物を平坦且つ鏡面状に研磨
するポリッシングにおける、ポリッシング工程間に研磨
布のドレッシングを行なう装置において、ドレッシング
を行なうドレッシング部材を保持するドレッシングヘッ
ドと、研磨布にドレッシング液を供給するドレッシング
液供給ノズルと、研磨布に研磨砥液を供給する砥液供給
ノズルとを備え、ドレッシング工程中から次のポリッシ
ング工程開始までの間の所定時間、前記砥液供給ノズル
から研磨布にポリッシングに用いる研磨砥液を供給する
ことを特徴とするものである
シング工程中とポリッシング工程開始までの間にポリッ
シングに用いる研磨砥液を研磨布上に供給するので、ポ
リッシングを開始する時点での研磨布上には充分な砥液
が存在することとなり、次に行なうポリッシングの研磨
速度を確保することができる。また、ドレッシング中に
砥液を供給すれば、機械的なドレッシング動作を伴うの
で研磨布上に供給した砥液を研磨布によくなじませるこ
とができる。
置の一実施例を図1及び図2に基づいて説明する。図1
は本発明のドレッシング方法を行うポリッシング装置の
縦断面図である。図1に示されるように、ポリッシング
装置は、ターンテーブル1と、半導体ウエハ2を保持し
つつターンテーブル1に押しつけるトップリング3とを
具備している。前記ターンテーブル1はモータ(図示せ
ず)に連結されており、矢印で示すようにその軸心回わ
りに回転可能になっている。またターンテーブル1の上
面には、研磨布4が貼設されている。
ンダ(図示せず)に連結されている。これによって、ト
ップリング3は矢印で示すように昇降可能かつその軸心
回わりに回転可能になっており、半導体ウエハ2を研磨
布4に対して任意の圧力で押圧することができるように
なっている。また半導体ウエハ2はトップリング3の下
端面に真空等によって吸着されるようになっている。な
お、トップリング3の下部外周部には、半導体ウエハ2
の外れ止めを行なうガイドリング6が設けられている。
給ノズル5が設置されており、砥液供給ノズル5によっ
てターンテーブル1に張り付けられた研磨布4上に研磨
砥液が供給されるようになっている。またターンテーブ
ル1の周囲には、砥液と水を回収する枠体11が設けら
れ、枠体11の下面にはとい11aが形成されている。
側にドレッシング用のドレッシングヘッド8があり、研
磨布4のドレッシングを行なうことができるように構成
されている。研磨布4には、ドレッシングに使用するド
レッシング液、たとえば水がテーブル上に伸びた水供給
ノズル10から供給されるようになっている。ドレッシ
ングヘッド8は昇降用のシリンダと回転用のモータに連
結されており、矢印で示すように昇降可能かつその軸心
回わりに回転可能になっている。
ほぼ同径の円盤状であり、その下面にドレッシング部材
9を保持している。ドレッシングヘッド8の下面、即ち
ドレッシング部材9を保持する保持面には図示しない孔
が形成され、この孔は真空源に連通し、ドレッシング部
材9を吸着保持する。砥液供給ノズル5および水供給ノ
ズル10はターンテーブル上面の回転中心付近にまで伸
び、研磨布4上の所定位置に砥液および水をそれぞれ供
給する。
2を研磨布4上に押圧し、ターンテーブル1およびトッ
プリング3を回転させることにより、半導体ウエハ2の
下面(研磨面)が研磨布4と擦り合わされる。この時、
同時に研磨布4上に砥液供給ノズル5から砥液を供給す
ることにより、半導体ウエハ2の研磨面は、砥液中の砥
粒の機械的研磨作用と砥液の液体成分であるアルカリに
よる化学的研磨作用との複合作用によってポリッシング
される。ポリッシングに使用された砥液はターンテーブ
ル1の遠心力によってターンテーブル外へ飛散し、枠体
11の下面のとい11aで回収される。
時点でポリッシングを終了する。このポリッシングが終
了した時点では、ポリッシングによって研磨布の特性が
変化し、次に行なうポリッシングの研磨性能が劣化する
ので、研磨布のドレッシングを行なう。
ッシングヘッド8およびターンテーブル1を回転させた
状態でドレッシング部材9を研磨布4に当接させ、所定
圧力をかける。このとき、ドレッシング部材9が研磨布
に接触するのと同時もしくは接触前に、水供給ノズル1
0から研磨布4上面に水を供給する。水を供給するのは
研磨布4上に残留している使用済み砥液を洗い流すこと
を目的としている。また、ドレッシング処理はドレッシ
ング部材9と研磨布4とを擦り合わせるため、ドレッシ
ング処理によって発生する摩擦熱を除去するという効果
もある。研磨布4上に供給された水はターンテーブル1
の回転による遠心力を受けてテーブル外へ飛散し、枠体
11の下面のとい11aで回収される。
ト(ダイヤモンド粒子)を円盤に付着させたものを用い
る。これは、研磨布が発泡ポリウレタンの場合によく使
用される部材で、目つぶれした研磨布上面の細孔を回復
させるという効果がある。ダイヤモンドペレットの粒度
は幅広く選定することができるが、研磨布のドレッシン
グ用としては、#50から#800番程度のものが使用
される。なお、この範囲の中で特に#100から#20
0番が最適である。これは、粒径が大きなダイヤモンド
ペレットを使用した場合、粒が円盤から剥離し、ポリッ
シング中にウエハに致命的な傷をつけること、またウエ
ハを破損する等の不都合が生じるためであり、逆に粒径
が小さいものを使用すると、ドレッシングの効果が十分
に得られないという両者のトレードオフから得られた最
適な粒度である。
レットの他に代表的なものの1つにブラシがある。これ
は円盤の表面にナイロン等からなる毛を垂直に植毛した
ものであり、この円盤をドレッシングヘッドの下面に保
持してドレッシングを行なう。ブラシを用いたドレッシ
ングの場合も同様に研磨布上面に水を供給しながら行な
うことが多い。
着させたドレッシング部材を用いると、前述したように
ドレッシング動作によってダイヤモンドペレットが円盤
から剥離する場合がある。研磨布上にダイヤモンドペレ
ットが残留した状態でポリッシングを行なうと、半導体
ウエハに傷(スクラッチ)が発生することや、この傷が
原因でポリッシング中または後工程、例えば洗浄中に半
導体ウエハが破損する等の不都合が生じるため、この後
にブラシを用いたドレッシングやウォータジェット流を
研磨布に噴射する等の処理を行なうとよい。このよう
に、ドレッシングはただ1つの手段ではなく、他の手段
を組み合わせて行なうこともできる。特に、ダイヤモン
ドペレットを付着させた円盤とブラシの円盤を同径に形
成すれば、ドレッシングヘッド8が両部材を持ち替える
だけで2種のドレッシングを行なうことができる。
理との時系列上の動作関係を示す図である。図2に基づ
いて本発明のポリッシング処理、砥液供給、ドレッシン
グ処理、水供給のタイミングを説明する。時系列上の時
刻T1でポリッシングが終了し、同時に砥液の供給を停
止する。ポリッシングが終了した半導体ウエハは次工程
へと搬送されるが、この間にポリッシングによって特性
が変化した研磨布の回復処理(ドレッシング)を行な
う。ドレッシングの方法は前述したとおりであり、ドレ
ッシング部材9が研磨布4へ接触すると同時もしくはそ
れより前に水供給ノズル10から研磨布4上に水を供給
する。
刻T2に水の供給を停止し、代わりにポリッシングに使
用する砥液を供給する。研磨布4上に砥液を供給してか
ら所定時間の後にドレッシングを停止する。ドレッシン
グが終了し次のポリッシングを始める時刻T3までは、
砥液の供給は一旦停止してもよいし、次にポリッシング
すべき半導体ウエハがトップリングに保持されていれ
ば、砥液を供給し続け、引き続いてポリッシングを行っ
てもよい。図2はドレッシングが終了した直後にポリッ
シングを行うようにした列を示すタイミングチャートで
ある。
ながらドレッシングを行っているのでドレッシングの機
械的動作が伴うため、未使用の砥液が研磨布になじみや
すい。ここで、水から砥液に切り替える時刻T2を時刻
T1にして、ドレッシング工程中に常に砥液を供給する
ようにしてもよいが、砥液の使用量が増加するため、望
ましい方法ではない。上述のようにすれば、ドレッシン
グが終了した時点で研磨布上に研磨には未使用の砥液が
存在する。このため、次のポリッシングの開始時点で、
砥液が存在しないことや、砥液がドレッシング用の水に
よって薄められることによる研磨速度が得られないとい
う問題を回避することができる。
ッシング処理とドレッシング処理との時系列上の動作関
係を示す図である。本実施例の方法は、ドレッシング中
に砥液を供給するのではなく、ドレッシングが終了し、
次のポリッシングを行なうまでの間に砥液を供給する方
法である。
が終了し、トップリング3が研磨した半導体ウエハ2を
次工程へと搬送している間に研磨布4のドレッシングを
行なう。このとき、ドレッシング部材9が研磨布4と接
触するのと同時またはそれより前に研磨布4上には水が
供給される。ドレッシングを行なっている時のテーブル
回転により、供給されドレッシングに使用された水は遠
心力によりテーブル外へと飛散する。所定時間水を供給
しながらのドレッシングを行なった後、水の供給を停止
する(時刻T2’)。この後に、テーブル回転を停止ま
たはかなり低速に回転させ、研磨布上に砥液を供給し、
研磨布に砥液をなじませてから、時刻T3’でポリッシ
ングを開始する。
ッシングもドレッシングも行なわず、研磨布上に砥液を
なじませている時間である。このような時間を積極的に
設けると、装置にとって単位時間あたりの処理能力が減
少するため、最適なドレッシング時間が、ポリッシング
後の半導体ウエハをトップリングから外し新たな半導体
ウエハを保持する準備時間より短い場合に行なうのが望
ましい。
液が供給されるため、次にポリッシングを行なう際には
新規な砥液が研磨布上に存在することになる。このた
め、次のポリッシングの開始時点で、砥液が存在しない
ことや、砥液がドレッシング用の水によって薄められる
ことによる研磨速度が得られないという問題を回避する
ことができる。
リッシング工程間にドレッシングを行なうようにした
が、研磨布の性能劣化が著しくなければ、ポリッシング
を数工程行った後にドレッシングを1度行なうようにし
てもよい。
のような優れた効果が得られる。ドレッシング処理の本
来の目的である研磨布の回復あるいは修正を行なうこと
ができると同時に、ドレッシングに引き続いて行なうポ
リッシングを開始する時点での研磨布上には砥液が存在
することとなり、ポリッシング開始時の研磨速度を確保
することができる。また、ドレッシング中に砥液を供給
すれば、機械的なドレッシング動作を伴うので研磨布上
に供給した砥液を研磨布によくなじませることができ
る。
シング装置の断面図である。
ミングの1例を示すタイミングチャートである。
ミングの他の例を示すタイミングチャートである。
Claims (8)
- 【請求項1】 半導体ウエハ等のポリッシング対象物を
平坦且つ鏡面状に研磨するポリッシングにおける、ポリ
ッシング工程間に行なう研磨布のドレッシング方法にお
いて、 ドレッシング工程中から次のポリッシング工程開始まで
の間の所定時間、研磨布にポリッシングに用いる研磨砥
液を供給することを特徴とするドレッシング方法。 - 【請求項2】 前記研磨砥液を供給する時間はドレッシ
ング工程中の後段であって、研磨布上に砥液を供給しな
がらドレッシング動作を行なうことを特徴とする請求項
1記載のドレッシング方法。 - 【請求項3】 前記研磨砥液を供給する時間はドレッシ
ング工程が終了し、ポリッシング工程を開始するまでの
間の時間であることを特徴とする請求項1記載のドレッ
シング方法。 - 【請求項4】 前記ドレッシングはダイヤモンドペレッ
トを円盤に付着させたドレッシング部材を研磨布に擦り
つけておこなうものであることを特徴とする請求項1乃
至3のいずれか1項記載のドレッシング方法。 - 【請求項5】 前記ドレッシングはブラシからなるドレ
ッシング部材を研磨布に擦りつけておこなうものである
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の
ドレッシング方法。 - 【請求項6】 半導体ウエハ等のポリッシング対象物を
平坦且つ鏡面状に研磨するポリッシングにおける、ポリ
ッシング工程間に研磨布のドレッシングを行なう装置に
おいて、 ドレッシングを行なうドレッシング部材を保持するドレ
ッシングヘッドと、 研磨布にドレッシング液を供給するドレッシング液供給
ノズルと、 研磨布に研磨砥液を供給する砥液供給ノズルとを備え、 ドレッシング工程中から次のポリッシング工程開始まで
の間の所定時間、前記砥液供給ノズルから研磨布にポリ
ッシングに用いる研磨砥液を供給することを特徴とする
ドレッシング装置。 - 【請求項7】 前記ドレッシング部材はダイヤモンドペ
レットを円盤に付着させたものからなることを特徴とす
る請求項6記載のドレッシング装置。 - 【請求項8】 前記ドレッシング部材は円盤に植毛した
ブラシからなることを特徴とする請求項6記載のドレッ
シング装置。
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