JPH097982A - Polishing apparatus and polishing method using it - Google Patents

Polishing apparatus and polishing method using it

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JPH097982A
JPH097982A JP15003695A JP15003695A JPH097982A JP H097982 A JPH097982 A JP H097982A JP 15003695 A JP15003695 A JP 15003695A JP 15003695 A JP15003695 A JP 15003695A JP H097982 A JPH097982 A JP H097982A
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cloth
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
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Abstract

PURPOSE: To ensure uniform polishing the surface of a substrate and between substrates by disposing a plurality of polishing means in which distances of rotary boars from the center are different from each other, and a radius of the rotary board covers a locus drawn on the rotary board upon polishing. CONSTITUTION: Polishing cloth 1 is sticked over a rotary board 2, and a substrate 4 of a substrate holder 5 is slidably held on the polishing cloth 1 in close contact with the same. First, second, and third polishing heads 6, 7, and 8 are disposed in order from the center of the rotary board 2 to the outer periphery of the same at a predetermined position on the upstream side of the substrate holder 5. A slurry like polishing agent 3 is supplied onto the polishing cloth 1 between the first polishing head 6 and the second polishing head 7 and between the second polishing head 7 and the third polishing head 8. The entire surface of the polishing cloth 1 is polished with the three polishing heads 6 to 8 such that a radius of the rotary board 2 covers loci T1 to T3 drawn by the bottom surface of the rotary board by the rotation of the rotary board 2. Accordingly, uniform polishing is ensured.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、化学機械研磨を行うた
めの研磨装置に関し、特に、半導体装置等の製造プロセ
スにおいて、段差を有する基体を面内均一性よく研磨で
きる研磨装置に関する。また、この研磨装置を用いた研
磨方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polishing apparatus for performing chemical mechanical polishing, and more particularly to a polishing apparatus capable of polishing a substrate having a step with good in-plane uniformity in a manufacturing process of semiconductor devices and the like. It also relates to a polishing method using this polishing apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体デバイスの微細化・高集積
化に伴って配線パターンは微細化・多層化の方向に進ん
でいる。しかし、半導体デバイスの微細化・高集積化に
よって層間絶縁膜の段差が大きく且つ急峻となると、そ
の上に形成される配線パターンの加工精度、信頼性は低
下し、半導体デバイス自体の信頼性をも低下させる要因
にもなる。このため、主としてスパッタリング法により
成膜されるAl系材料よりなる配線層の段差被覆性を大
幅に改善することが困難である現在、層間絶縁膜の平坦
性を向上させることが必要とされている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the miniaturization and high integration of semiconductor devices, wiring patterns have been moving toward miniaturization and multilayering. However, when the step of the interlayer insulating film becomes large and steep due to the miniaturization and high integration of the semiconductor device, the processing accuracy and reliability of the wiring pattern formed on the interlayer insulating film are deteriorated, and the reliability of the semiconductor device itself is deteriorated. It also causes the decrease. For this reason, it is currently difficult to significantly improve the step coverage of the wiring layer made of an Al-based material mainly formed by the sputtering method. At present, it is necessary to improve the flatness of the interlayer insulating film. .

【0003】従来、層間絶縁膜を平坦化する技術として
は、例えばSOG(Spin On Glass)を塗布する方法、
絶縁膜をさらにレジスト材料で平坦化した後にこれらを
まとめてエッチバックする方法、熱処理により絶縁膜を
リフローさせる方法等が知られている。
Conventionally, as a technique for flattening an interlayer insulating film, for example, a method of applying SOG (Spin On Glass),
Known methods include a method of further flattening the insulating film with a resist material and then collectively etching back these, a method of reflowing the insulating film by heat treatment, and the like.

【0004】しかし、これらの技術を適用して層間絶縁
膜を成膜しても、配線間隔が広い配線パターン上では、
平坦化が不足してさらにこの上に形成される配線パター
ンの加工精度や信頼性が低下し、逆に配線間隔が狭い配
線上では、この配線パターン間を層間絶縁膜で十分に埋
め込むことができずに「す」を発生させてしまうという
問題があった。
However, even if an interlayer insulating film is formed by applying these techniques, on a wiring pattern with a wide wiring interval,
Insufficient planarization further lowers the processing accuracy and reliability of the wiring pattern formed on it, and conversely, on wiring with a narrow wiring interval, it is possible to sufficiently fill this wiring pattern with an interlayer insulating film. There was a problem that "su" was generated without doing so.

【0005】そこで、近年では、化学機械研磨(以下、
CMPとする。)による層間絶縁膜の平坦化が注目され
ている。この研磨方法においては、回転定盤に張設され
た研磨布上にスラリー上の研磨剤を供給しながら、該研
磨布にウェハの被研磨面を摺接させて、該ウェハの平坦
化を行う。
Therefore, in recent years, chemical mechanical polishing (hereinafter,
CMP. The planarization of the interlayer insulating film due to (4) has been attracting attention. In this polishing method, while the polishing agent on the slurry is supplied onto the polishing cloth stretched on the rotary platen, the surface to be polished of the wafer is brought into sliding contact with the polishing cloth to flatten the wafer. .

【0006】このCMPを行うには、例えば図10の側
面図に示されるような研磨装置が用いられる。この研磨
装置は、主に、研磨布101が張設された回転定盤10
2、研磨布101上に研磨剤103を供給する研磨剤供
給手段112、ウェハ(基体)104を密着保持する基
体保持台105より構成されるものである。
To perform this CMP, for example, a polishing apparatus as shown in the side view of FIG. 10 is used. This polishing apparatus mainly comprises a rotary platen 10 on which a polishing cloth 101 is stretched.
2. A polishing agent supply means 112 for supplying the polishing agent 103 onto the polishing cloth 101, and a substrate holding table 105 for closely holding a wafer (substrate) 104.

【0007】上記回転定盤102は、その中心に設けら
れた軸部102sを介して図示しないモータに接続され
ることにより、矢印a方向に回転可能となされている。
The rotary platen 102 is rotatable in the direction of arrow a by being connected to a motor (not shown) via a shaft portion 102s provided at the center thereof.

【0008】また、上記基体保持台105は、その中心
に設けられた軸部105sを介して図示しない駆動機構
に接続されることにより、矢印b方向に回転可能となさ
れると共に、矢印c方向にも移動可能となされ、基体1
04を研磨布101に摺接/離間させることができるよ
うになされている。
The base holding table 105 is rotatable in the direction of arrow b and connected in the direction of arrow c by being connected to a drive mechanism (not shown) through a shaft portion 105s provided at the center thereof. Is also movable, the base 1
04 can be slidably contacted with / separated from the polishing cloth 101.

【0009】上述の研磨装置によって実際に研磨を行う
には、先ず、基体保持台105に基体104を保持させ
た状態にて回転させる。また、回転定盤102を回転さ
せながら、研磨剤供給手段112より研磨布101上に
研磨剤103を供給する。そして、この研磨剤103を
介して基体104の被研磨面と研磨布101とを摺接さ
せることによって、この基体104を研磨する。このと
き、基体104は、基体保持台105の回転により自転
しながら、回転定盤102の回転により公転することに
なるため、基体104の被研磨面のある1点が研磨布1
01上に描く軌跡は自公転軌跡となり、高度に均一な研
磨が可能となる。
In order to actually carry out the polishing by the above-mentioned polishing apparatus, first, the substrate 104 is rotated while being held by the substrate holding table 105. Further, the polishing agent 103 is supplied onto the polishing cloth 101 from the polishing agent supply means 112 while rotating the rotary platen 102. Then, the surface to be polished of the substrate 104 and the polishing cloth 101 are brought into sliding contact with each other via the polishing agent 103 to polish the substrate 104. At this time, the substrate 104 revolves by the rotation of the rotary platen 102 while rotating on its own axis by the rotation of the substrate holding table 105, so that one point on the surface to be polished of the substrate 104 is the polishing cloth 1
The locus drawn on 01 is a revolution orbit, which enables highly uniform polishing.

【0010】このような研磨装置において、研磨布10
1の表面粗度は、研磨速度や達成可能な平坦性といった
研磨特性に大きく影響する。このため、該研磨布101
としては、通常、ポリウレタン等の可撓性材料が、所望
の表面粗度に調整されて用いられている。しかし、研磨
布101は研磨がなされている間に摩耗して、表面粗度
を変化させてしまうものであるため、研磨特性の経時変
化を防ぐためには、研磨布101を研削する必要があ
る。そこで、上述の研磨装置においては、ダイヤモンド
等の研削砥粒107を埋設させた研削ヘッド106が配
設され、該研削砥粒107を研磨布101に摺接させて
研削することが行われている。この研削ヘッド106
は、その中心に設けられた軸部106sを介して図示し
ない駆動機構に接続されることにより、所望の回転数に
て矢印d方向に回転可能となされるとともに、矢印e方
向にも移動可能とされ、上記研磨布101への摺接/離
間を制御できるようになされている。
In such a polishing apparatus, the polishing cloth 10
A surface roughness of 1 has a great effect on polishing characteristics such as polishing rate and achievable flatness. Therefore, the polishing cloth 101
For this, a flexible material such as polyurethane is usually used after being adjusted to a desired surface roughness. However, since the polishing pad 101 is worn during polishing and changes the surface roughness, it is necessary to grind the polishing pad 101 in order to prevent the polishing characteristics from changing with time. Therefore, in the above-described polishing apparatus, the grinding head 106 in which the grinding grains 107 such as diamond are embedded is arranged, and the grinding grains 107 are slidably contacted with the polishing cloth 101 to perform grinding. . This grinding head 106
Is connected to a drive mechanism (not shown) via a shaft portion 106s provided at the center thereof, so that it can rotate in the direction of arrow d at a desired number of rotations and can also move in the direction of arrow e. The sliding contact / separation with respect to the polishing cloth 101 can be controlled.

【0011】このような研削ヘッド106を用いた研削
は、所定量の研磨が終了してから逐次行ってもよいし、
研磨中における研磨特性の変化に対応するために、研磨
を行いながら同時に行ってもよい。
Grinding using such a grinding head 106 may be carried out successively after a predetermined amount of polishing is completed,
In order to respond to changes in polishing characteristics during polishing, the polishing may be performed simultaneously with polishing.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】ところで、基体104
の面内および基体104間で均一な研磨を行うために
は、研磨布101の表面粗度のみならず、該研磨布10
1の断面形状をも適切に制御する必要もある。
By the way, the base 104
In order to perform uniform polishing within the surface of the polishing cloth and between the substrates 104, not only the surface roughness of the polishing cloth 101 but also the polishing cloth 10
It is also necessary to appropriately control the cross-sectional shape of the No. 1 unit.

【0013】これは、研磨布101の断面形状に不適切
な凹凸があると、回転定盤102の上面に対して基体保
持台105の基体保持面が平行となるようにして基体1
04を研磨布101に摺接させても、研磨布101に対
する基体104の押し付け圧力が面内でばらついてしま
うからである。
This is because when the polishing cloth 101 has an inappropriate unevenness in cross section, the substrate holding surface of the substrate holding table 105 is parallel to the upper surface of the rotary platen 102.
Even if 04 is slidably contacted with the polishing cloth 101, the pressing pressure of the base body 104 against the polishing cloth 101 varies within the surface.

【0014】また、基体保持台105における基体保持
面と、研磨布101表面との平行度が高すぎても、基体
104を研磨布101に対して摺接させたときに、基体
104が研磨布101に密着するため、スラリー103
が基体104の中央部まで入り込めない。なお、もとも
と基体104の中央部付近に存在していたスラリー10
3も、基体104の回転に伴い、外周側へと追い出され
やすく、これに、外周側の大きな線速度の影響が加わっ
てしまう。即ち、研磨布101表面が平坦すぎても、基
体104の中央部より外周部の方が研磨レートが高くな
ってしまい、十分な面内均一性を達成できない。そし
て、このように面内での均一化が達成できないような研
磨においては、再現性を確保することも困難である。
Further, even if the parallelism between the substrate holding surface of the substrate holding table 105 and the surface of the polishing cloth 101 is too high, when the substrate 104 is brought into sliding contact with the polishing cloth 101, the substrate 104 becomes Slurry 103 because it adheres to 101
Cannot enter the central portion of the base 104. The slurry 10 originally existing near the center of the base 104
3 also tends to be expelled to the outer peripheral side with the rotation of the base body 104, and this is affected by a large linear velocity on the outer peripheral side. That is, even if the surface of the polishing pad 101 is too flat, the polishing rate is higher in the outer peripheral portion than in the central portion of the substrate 104, and sufficient in-plane uniformity cannot be achieved. Further, it is difficult to secure reproducibility in the polishing in which the in-plane uniformity cannot be achieved.

【0015】しかしながら、上述したような従来の研磨
装置においては、研削ヘッド106の研削砥粒保持面が
単一平面であるため、研磨布101の断面形状を自由に
制御することができなかった。
However, in the conventional polishing apparatus as described above, since the grinding grain holding surface of the grinding head 106 is a single plane, the cross-sectional shape of the polishing pad 101 cannot be freely controlled.

【0016】そこで本発明は、かかる従来の実情に鑑み
て提案されたものであり、基体の面内および基体間で均
一な研磨が行えるように、研磨布の断面形状を制御可能
な研磨装置を提供することを目的とする。また、このよ
うな研磨装置を用いた研磨方法を提供することを目的と
する。
Therefore, the present invention has been proposed in view of the above conventional circumstances, and provides a polishing apparatus capable of controlling the cross-sectional shape of a polishing cloth so that uniform polishing can be performed within a plane of a substrate and between substrates. The purpose is to provide. Another object of the present invention is to provide a polishing method using such a polishing apparatus.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明に係る研磨装置
は、上述の目的を達成するために提案されたものであ
り、研磨布が張設された回転定盤と、この研磨布上に研
磨剤を供給する研磨剤供給手段と、基体を密着保持し、
これを回転させながら前記研磨布に摺接させるための基
体保持台と、自身が保持する研削砥粒を研磨布に摺接さ
せることによって該研磨布を研削する複数の研削手段と
を備え、これら複数の研削手段は、回転定盤の中心から
の距離が互いに異なり、且つ、研削動作時に回転定盤上
に描く軌跡がこの回転定盤の半径をカバーするごとく配
設されるものである。
A polishing apparatus according to the present invention has been proposed in order to achieve the above-mentioned object, and includes a rotary platen on which a polishing cloth is stretched, and polishing on the polishing cloth. Holding the substrate in close contact with the polishing agent supply means for supplying the agent,
And a plurality of grinding means for grinding the polishing cloth by bringing the abrasive particles held by itself into sliding contact with the polishing cloth. The plurality of grinding means have different distances from the center of the rotary platen, and are arranged such that the locus drawn on the rotary platen during the grinding operation covers the radius of the rotary platen.

【0018】即ち、本発明の研磨装置は、複数の研削手
段により、研磨布の表面粗度のみならず、該研磨布の断
面形状を制御可能とするものである。
That is, the polishing apparatus of the present invention can control not only the surface roughness of the polishing cloth but also the cross-sectional shape of the polishing cloth by a plurality of grinding means.

【0019】断面形状を所望の形状に制御するには、研
削手段の各々は、その回転数、前記研磨布に対する押し
付け圧力、押し付け角度の少なくともいずれかが他の研
削手段とは独立に制御可能となされる必要がある。
In order to control the cross-sectional shape to a desired shape, at least one of the rotational speed, the pressing pressure on the polishing cloth, and the pressing angle of each grinding means can be controlled independently of the other grinding means. Needs to be done.

【0020】ここで、複数の研削手段が描く軌跡によっ
て回転定盤の半径をカバーするには、各研削手段の直径
が、回転定盤の半径を研削手段の個数で割った長さと等
しい、あるいは、大きくなるように、研削手段の直径あ
るいは個数を設定すればよい。この場合、回転定盤の回
転によって各研削手段が描く軌跡が、隣接する研削手段
が描く軌跡に接する、あるいは、一部重なるように、そ
れぞれの研削手段を配置し、結果として、各研削手段が
描く軌跡が回転定盤上を同心円状に分割するようにすれ
ばよい。
Here, in order to cover the radius of the rotary platen by the loci drawn by a plurality of grinding means, the diameter of each grinding means is equal to the radius of the rotary platen divided by the number of grinding means, or The diameter or number of grinding means may be set so as to increase. In this case, the respective grinding means are arranged so that the path drawn by each grinding means by the rotation of the rotary platen is in contact with or partially overlaps the path drawn by the adjacent grinding means. The trajectory drawn may be divided into concentric circles on the rotary platen.

【0021】なお、回転定盤の半径を研削手段の個数で
割った長さよりも、各研削手段の直径の方が小さくて
も、研削手段の各々を回転定盤の径方向に揺動可能に配
設すれば、これら研削手段が描く軌跡によって回転定盤
の半径をカバーすることができる。この場合、研磨布に
生成させる研削条件を径方向で連続的に変化させるため
に、各研削手段が描く軌跡が、隣接する研削手段が描く
軌跡と一部重なるようにして好適である。なお、揺動と
同期させて、研削手段の各々における回転数、前記研磨
布に対する押し付け圧力、押し付け角度を変化させても
よい。
Even if the diameter of each grinding means is smaller than the length obtained by dividing the radius of the rotary surface plate by the number of grinding means, each grinding means can swing in the radial direction of the rotation surface plate. If provided, the radius of the rotary platen can be covered by the locus drawn by these grinding means. In this case, in order to continuously change the grinding conditions generated on the polishing cloth in the radial direction, it is preferable that the locus drawn by each grinding means partially overlaps the locus drawn by the adjacent grinding means. The number of revolutions of each of the grinding means, the pressing pressure on the polishing cloth, and the pressing angle may be changed in synchronization with the swing.

【0022】また、研磨剤供給手段は、研削を均一に行
い、さらには研削がなされた研磨布に研磨剤を均一に保
持させるため、上述したような研削手段近傍の1箇所以
上に研磨剤を供給できるように配設されて好適である。
Further, the polishing agent supply means performs the polishing uniformly and further holds the polishing agent evenly on the ground polishing cloth, so that the polishing agent is applied to one or more locations in the vicinity of the polishing means as described above. It is preferable that they are arranged so that they can be supplied.

【0023】そして、本発明の研磨方法は、上述した研
磨装置を用いて行うものであり、回転定盤に張設された
研磨布上に研磨剤を供給しながら、基体保持台に保持さ
せた基体の被研磨面を該研磨布に摺接させることによ
り、該基体に対する研磨を行った後、あるいは、この研
磨を行いながら、研削手段に保持させた研削砥粒を研磨
布に摺接させることによって該研磨布を研削するに際
し、回転定盤の中心からの距離が互いに異なり、且つ、
研削動作に回転定盤上に描く軌跡がこの回転定盤の半径
をカバーするごとく配設された複数の研削手段を用いる
ことにより、該研磨布の断面形状を所望の形状に制御す
るものである。
The polishing method of the present invention is carried out by using the above-described polishing apparatus, and the polishing agent is supplied to the polishing cloth stretched on the rotary platen and held on the substrate holding table. After the surface to be polished of the substrate is brought into sliding contact with the polishing cloth, the substrate is polished, or while the polishing is being performed, the abrasive grains held by the grinding means are brought into sliding contact with the polishing cloth. When grinding the polishing cloth, the distance from the center of the rotary platen is different from each other, and
The cross-sectional shape of the polishing cloth is controlled to a desired shape by using a plurality of grinding means arranged so that the locus drawn on the rotary platen for the grinding operation covers the radius of the rotary platen. .

【0024】ここで、研磨布の断面形状を所望の形状に
制御するには、研削手段の各々における回転数、研磨布
に対する押し付け圧力、押し付け角度の少なくともいず
れかを他の研削手段とは独立に制御しながら研削すれば
よい。さらに、研削手段を、回転定盤の径方向に揺動さ
せてもよい。
Here, in order to control the cross-sectional shape of the polishing cloth to a desired shape, at least one of the number of revolutions in each of the grinding means, the pressing pressure against the polishing cloth, and the pressing angle is independent of the other grinding means. It suffices to grind while controlling. Further, the grinding means may be swung in the radial direction of the rotary platen.

【0025】また、研削を均一に行い、さらには研削が
なされた研磨布に対して研磨剤を均一に保持させるた
め、研磨剤を研削手段近傍の1箇所以上に供給して好適
である。
Further, in order to carry out the grinding uniformly and further to hold the polishing agent uniformly on the ground polishing cloth, it is preferable to supply the polishing agent to one or more places in the vicinity of the grinding means.

【0026】なお、研削手段に埋設される研削砥粒とし
ては、従来公知の材料がいずれも使用可能であるが、ダ
イヤモンド、炭化シリコン(SiC)、酸化アルミニウ
ム(Al2 3 )、窒化ホウ素(BN)、窒化チタン
(TiN)、酸化シリコン(SiO2 )、酸化セリウム
(CeO)等が挙げられる。
Any conventionally known material can be used as the grinding abrasive grains embedded in the grinding means, but diamond, silicon carbide (SiC), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), boron nitride ( BN), titanium nitride (TiN), silicon oxide (SiO 2 ), cerium oxide (CeO) and the like.

【0027】[0027]

【作用】本発明を適用して、複数の研削手段を、回転定
盤の中心からの距離が互いに異なり、且つ、該回転定盤
上に描く軌跡がこの回転定盤の半径をカバーするごとく
配設し、各研削手段ごとに研削条件(回転数、押し付け
圧力、押し付け角度等)を異ならせると、研磨布の断面
形状を自由に制御することが可能となる。
By applying the present invention, a plurality of grinding means are arranged such that the distances from the center of the rotary platen are different from each other and the trajectory drawn on the rotary platen covers the radius of the rotary platen. If the grinding conditions (rotation speed, pressing pressure, pressing angle, etc.) are made different for each grinding means, the cross-sectional shape of the polishing cloth can be freely controlled.

【0028】なお、各研削手段を揺動させながら、該揺
動に同期させて上記研削条件を変化させるようにする
と、研削条件を回転定盤の径方向で連続的に変化させる
ことが可能となる。
If the grinding conditions are changed in synchronism with the swing of each grinding means, the grinding conditions can be continuously changed in the radial direction of the rotary platen. Become.

【0029】また、研磨剤を研削手段近傍の1箇所以上
に供給できるようにすると、各研削手段に対して均一に
研磨剤を供給することができるため、各研削手段によっ
てなされる研削の条件を安定化させることが可能とな
る。また、研削によって所定の表面粗度が与えられた研
磨布に対して、均一に研磨剤を保持させることができる
ため、基体に対する研磨条件を安定化させることが可能
となる。
If the polishing agent can be supplied to one or more locations in the vicinity of the grinding means, the polishing agent can be uniformly supplied to each grinding means. It becomes possible to stabilize. Further, since the polishing agent can be uniformly held on the polishing cloth that has been given a predetermined surface roughness by grinding, the polishing conditions for the substrate can be stabilized.

【0030】したがって、このような研磨装置を用いる
と、基体の面内および基体間で均一な研磨が行えるよう
になる。
Therefore, by using such a polishing apparatus, it becomes possible to perform uniform polishing within the plane of the substrate and between the substrates.

【0031】[0031]

【実施例】以下、本発明に係る研磨装置およびこれに用
いた研磨方法について、具体的な実施例を挙げて説明す
る。
EXAMPLES Hereinafter, a polishing apparatus according to the present invention and a polishing method used for the same will be described with reference to specific examples.

【0032】実施例1 本実施例の研磨装置は、回転定盤中心からの距離が互い
に異なるように3つの研削手段が配設されたものであ
る。以下、この研磨装置について、図1に示される側面
図、図2に示される上面図を参照しながら説明する。
Example 1 The polishing apparatus of this example is provided with three grinding means so that the distances from the center of the rotary platen are different from each other. Hereinafter, the polishing apparatus will be described with reference to the side view shown in FIG. 1 and the top view shown in FIG.

【0033】この研磨装置は、研磨布1が張設された回
転定盤2と、基体4をそれぞれ密着保持し、これを研磨
布1に摺接させる基体保持台5と、基体保持台5の上流
側の所定地点に、回転定盤2の中心から外周部へ向かっ
て順に配設された3つの研削手段(第1の研削ヘッド
6、第2の研削ヘッド7、第3の研削ヘッド8)と、第
1の研削ヘッド6と第2の研削ヘッド7との間、第2の
研削ヘッド7と第3の研削ヘッド8との間における研磨
布1上に、それぞれスラリー状の研磨剤3を供給する研
磨剤供給手段12,13とを備える。
In this polishing apparatus, a rotating surface plate 2 on which a polishing cloth 1 is stretched and a substrate 4 are held in close contact with each other, and a substrate holding table 5 for slidingly contacting this with the polishing cloth 1 is provided. Three grinding means (first grinding head 6, second grinding head 7, third grinding head 8) arranged in order from the center of the rotary platen 2 toward the outer peripheral portion at a predetermined point on the upstream side. And the slurry-like abrasive 3 on the polishing cloth 1 between the first grinding head 6 and the second grinding head 7 and between the second grinding head 7 and the third grinding head 8, respectively. The polishing agent supply means 12 and 13 for supplying.

【0034】ここで、上記回転定盤2は、その中心に設
けられた軸部2sを介して図示しないモータに接続され
ることにより、矢印A方向に回転可能となされている。
Here, the rotary platen 2 is rotatable in the direction of arrow A by being connected to a motor (not shown) via a shaft portion 2s provided at the center thereof.

【0035】上記基体保持台5は、基体4の中心を回転
定盤2の半径の中央に対向させるような位置に配設され
る。そして、その中心に設けられた軸部5sを介して図
示しない駆動機構に接続されることにより、基体4を矢
印B方向に回転可能とするとともに、矢印C方向にも移
動可能とし、研磨布1への摺接/離間を制御できるよう
になされている。
The substrate holding table 5 is arranged at a position where the center of the substrate 4 faces the center of the radius of the rotary platen 2. Then, by connecting to a drive mechanism (not shown) through a shaft portion 5s provided at the center thereof, the base body 4 can be rotated in the direction of arrow B and can also be moved in the direction of arrow C. It is possible to control sliding contact / separation with respect to.

【0036】上記第1の研削ヘッド6、第2の研削ヘッ
ド7、第3の研削ヘッド8は、それぞれ回転定盤2の半
径を3等分した長さよりも大きい直径を有する円盤状の
研削手段である。そして、第1の研削ヘッド6は、回転
定盤2の最内周部に配され、第2の研削ヘッド7は、回
転定盤2の半径の中央部に配され、第3の研削ヘッド8
は、回転定盤2の最外周部に配される。なお、これら3
つの研削ヘッド6,7,8は、回転定盤2の回転によっ
てその底面が描く軌跡T1 ,T2 ,T3 が、研磨布1の
全面を通過するように、即ち、この3つの研削ヘッド
6,7,8によって研磨布1の全面を研削できるように
配される。但し、3つの研削ヘッド6,7,8の全てを
同一半径内に並べることができないため、ここでは、第
2の研削ヘッド7を、第1の研削ヘッド6および第3の
研削ヘッド8よりも上流側にずらして配した。
The first grinding head 6, the second grinding head 7, and the third grinding head 8 each have a disk-shaped grinding means having a diameter larger than a length obtained by dividing the radius of the rotary platen 2 into three equal parts. Is. The first grinding head 6 is arranged on the innermost peripheral part of the rotary platen 2, the second grinding head 7 is arranged on the center part of the radius of the rotary platen 2, and the third grinding head 8 is provided.
Are arranged on the outermost periphery of the rotary platen 2. Note that these three
The three grinding heads 6, 7 and 8 are so arranged that the trajectories T 1 , T 2 and T 3 drawn by the bottom surface thereof by the rotation of the rotary platen 2 pass over the entire surface of the polishing cloth 1, that is, the three grinding heads. 6, 7 and 8 are arranged so that the entire surface of the polishing pad 1 can be ground. However, since all three grinding heads 6, 7, and 8 cannot be lined up within the same radius, here, the second grinding head 7 is arranged more than the first grinding head 6 and the third grinding head 8. It was arranged on the upstream side.

【0037】また、各研削ヘッド6,7,8の底面に
は、図3に示されるように、その外周縁部の4箇所に、
それぞれ粒径100μmのダイヤモンドよりなる研削砥
粒9,10,11が埋設されている。ここでは、研削砥
粒9,10,11が埋設されている領域が、その他の領
域よりも突出するように形成されている。
Further, on the bottom surface of each grinding head 6, 7, 8 as shown in FIG.
Grinding abrasive grains 9, 10 and 11 each made of diamond having a grain size of 100 μm are embedded. Here, the region in which the grinding abrasive grains 9, 10, 11 are embedded is formed so as to protrude more than the other regions.

【0038】また、これら研削ヘッド6,7,8は、そ
の中心に設けられた軸部6s,7s,8sを介して図示
しない駆動機構にそれぞれ接続され、これにより、それ
ぞれが所望の回転数にて矢印D方向に回転可能となされ
るとともに、矢印E方向にも移動可能とされ、上記研磨
布1に対する研削砥粒9,10,11の摺接/離間およ
び押し付け圧力がそれぞれ制御されるようになされてい
る。さらに、各研削ヘッド6,7,8は、上述の駆動機
構により、矢印F方向に傾斜可能となされており、これ
により、軸部6s,7s,8sの鉛直方向からの傾き
(以下、チルト角と称す。)が調整される。
The grinding heads 6, 7 and 8 are respectively connected to drive mechanisms (not shown) via shafts 6s, 7s and 8s provided at the centers thereof, so that each of them has a desired rotation speed. And is movable in the direction of arrow E, so that the sliding contact / separation and pressing pressure of the abrasive grains 9, 10, 11 with respect to the polishing cloth 1 are controlled. Has been done. Further, each of the grinding heads 6, 7 and 8 can be tilted in the arrow F direction by the driving mechanism described above, whereby the tilt of the shaft portions 6s, 7s and 8s from the vertical direction (hereinafter, tilt angle will be described). Is called)) is adjusted.

【0039】このような研磨装置を用いれば、第1の研
削ヘッド6、第2の研削ヘッド7、第3の研削ヘッド8
を、それぞれ回転数、押し付け圧力、チルト角を所望の
値に設定した状態にて、それぞれの研削砥粒9,10,
11を研磨布1に摺接させることができ、研磨布1に所
望の断面形状を生成させることができる。
Using such a polishing apparatus, the first grinding head 6, the second grinding head 7, and the third grinding head 8
With the rotational speed, the pressing pressure, and the tilt angle set to desired values, respectively.
11 can be brought into sliding contact with the polishing cloth 1, and the polishing cloth 1 can be made to have a desired cross-sectional shape.

【0040】また、第1の研削ヘッド6と第2の研削ヘ
ッド7との間、第2の研削ヘッド7と第3の研削ヘッド
8との間における研磨布1上に、それぞれ研磨剤3を供
給できるため、各研削ヘッド6,7,8に対して略均一
に研磨剤3を供給することができる。これは、各研削ヘ
ッド6,7,8によってなされる研削の条件を安定化さ
せることにつながる。また、研削によって所定の表面粗
度が与えられた研磨布1に対して、均一に研磨剤3を保
持させることにもなる。
Further, the polishing agent 3 is placed on the polishing cloth 1 between the first grinding head 6 and the second grinding head 7 and between the second grinding head 7 and the third grinding head 8, respectively. Since it can be supplied, the polishing agent 3 can be supplied to the respective grinding heads 6, 7, and 8 substantially uniformly. This leads to stabilization of the grinding conditions performed by the grinding heads 6, 7, and 8. Further, the abrasive 3 can be uniformly held on the polishing cloth 1 which has been given a predetermined surface roughness by grinding.

【0041】実施例2 以下、上述のような実施例1の研磨装置を用い、半導体
装置の製造プロセスにおける層間平坦化膜の形成工程を
行った例について説明する。
Example 2 An example in which the step of forming an interlayer flattening film in the manufacturing process of a semiconductor device is performed using the polishing apparatus of Example 1 as described above will be described below.

【0042】先ず、図4に示されるような、シリコン基
板51上に酸化シリコンよりなる下層絶縁膜52、Al
系材料よりなる配線パターン53、該配線パターン53
を被覆する層間絶縁膜54が順に形成されてなるウェハ
を用意した。ここで、層間絶縁膜54は以下の成膜条件
によって成膜されたものである。
First, as shown in FIG. 4, a lower insulating film 52 made of silicon oxide and an Al film are formed on a silicon substrate 51.
Wiring pattern 53 made of a system material, the wiring pattern 53
A wafer having an interlayer insulating film 54 covering the above was sequentially prepared. Here, the interlayer insulating film 54 is formed under the following film forming conditions.

【0043】 層間絶縁膜54の成膜条件 原料ガス : TEOS 流量 350 sccm O2 流量 350 sccm 圧力 : 1330 Pa (10 Torr) 温度 : 400 ℃ RF電力 : 360 W 但し、TEOSとはテトラエトキシシランである。Film forming conditions for the interlayer insulating film 54 Source gas: TEOS flow rate 350 sccm O 2 flow rate 350 sccm Pressure: 1330 Pa (10 Torr) Temperature: 400 ° C. RF power: 360 W However, TEOS is tetraethoxysilane. .

【0044】そして、上述のような構成を有するウェハ
(基体4)に対して、以下のような研磨を行うことによ
って、層間絶縁膜54の段差の凸部を除去して平坦化を
行った。
Then, the wafer (substrate 4) having the above-mentioned structure was polished as follows to remove the convex portions of the steps of the interlayer insulating film 54 and flatten it.

【0045】具体的には、先ず、回転定盤2を50rp
mにて回転させ、第1の研削ヘッド6、第2の研削ヘッ
ド7、第3の研削ヘッド8における回転数、研磨布1へ
の押し付け圧力、チルト角を下記のように設定した状態
で、各々の研削砥粒9,10,11を研磨布1に摺接さ
せた。
Specifically, first, the rotary platen 2 is set to 50 rp.
While rotating at m, the number of rotations of the first grinding head 6, the second grinding head 7, and the third grinding head 8, the pressing pressure to the polishing cloth 1, and the tilt angle are set as follows. The respective abrasive grains 9, 10, 11 were brought into sliding contact with the polishing cloth 1.

【0046】 第1の研削ヘッド6の設定 回転数 : 50rpm 押し付け圧力: 900g/cm2 チルト角 : 3° 第2の研削ヘッド7の設定 回転数 : 50rpm 押し付け圧力: 700g/cm2 チルト角 : 0° 第3の研削ヘッド8の設定 回転数 : 50rpm 押し付け圧力: 900g/cm2 チルト角 : −3° なお、チルト角は、各研削ヘッド6,7,8の軸部6
s,7s,8sを回転定盤2の中心に向かって傾斜させ
る方向をプラス(+)、回転定盤2の外周側に向かって
傾斜させる方向をマイナス(−)として示した。
Setting of first grinding head 6 Rotation speed: 50 rpm Pressing pressure: 900 g / cm 2 Tilt angle: 3 ° Setting of second grinding head 7 Rotation speed: 50 rpm Pressing pressure: 700 g / cm 2 Tilt angle: 0 ° Setting of third grinding head 8 Rotational speed: 50 rpm Pressing pressure: 900 g / cm 2 Tilt angle: -3 ° The tilt angle is the shaft portion 6 of each grinding head 6, 7, 8.
The direction of inclining s, 7s, and 8s toward the center of the rotary platen 2 is shown as plus (+), and the direction of tilting toward the outer peripheral side of the rotary platen 2 is shown as minus (-).

【0047】そして、上述のような条件にて研削がなさ
れている研磨布1上に、シリカ/水酸化カリウム/水よ
りなるスラリー状の研磨剤3を供給しながら、基体4を
層間絶縁膜54が研磨布1に対向するように基体保持台
5に保持させて50rpmにて回転させ、該基体保持台
5の基体保持面が回転定盤2の上面に対して平行となる
ようにして、基体4を研磨布1に摺接させた。
Then, while the abrasive 3 in the form of a slurry of silica / potassium hydroxide / water is supplied onto the polishing cloth 1 which has been ground under the above-mentioned conditions, the substrate 4 is covered with the interlayer insulating film 54. Are held by the substrate holding table 5 so as to face the polishing cloth 1 and rotated at 50 rpm so that the substrate holding surface of the substrate holding table 5 is parallel to the upper surface of the rotary platen 2. 4 was brought into sliding contact with the polishing cloth 1.

【0048】これにより、基体4に対する研磨が行わ
れ、図5に示されるように、基体4における層間絶縁膜
54が平坦化された。その後、基体4を研磨布1から離
間させ、被研磨面をフッ化水素(HF)水溶液にて洗浄
することにより、付着していた研磨剤3を除去した。
As a result, the substrate 4 was polished, and the interlayer insulating film 54 on the substrate 4 was flattened, as shown in FIG. Then, the substrate 4 was separated from the polishing cloth 1, and the surface to be polished was washed with an aqueous solution of hydrogen fluoride (HF) to remove the attached abrasive 3.

【0049】本実施例のようにして研磨を行うと、基体
4の面内が均一な研磨特性にて研磨できた。これは、各
研削ヘッド6,7,8における押し付け圧力およびチル
ト角を調整したことにより、研磨布1の断面形状が、図
6に示されるように、回転定盤2の半径の中央部で相対
的に高さが高く、回転定盤2の中心部および外周縁部に
向かうほど相対的に高さが低くなる形状、即ち、半径の
中央部が盛り上がるような形状に制御されたからであ
る。具体的には、研磨布1の断面は、半径の中央部が相
対的に30μm高くなるような凸形状となった。
When polishing was carried out as in this example, the in-plane surface of the substrate 4 could be polished with uniform polishing characteristics. By adjusting the pressing pressure and the tilt angle in each of the grinding heads 6, 7, and 8, the cross-sectional shape of the polishing cloth 1 is relative at the center of the radius of the rotary platen 2 as shown in FIG. This is because the height is controlled to be relatively high, and the height becomes relatively lower toward the center and the outer peripheral edge of the rotary platen 2, that is, the shape in which the center of the radius rises. Specifically, the cross section of the polishing cloth 1 has a convex shape such that the center of the radius is relatively higher by 30 μm.

【0050】そして、研磨布1の断面形状がこのような
形状とされると、基体保持台5に保持された基体4は、
その中心が研磨布1の相対的に高さの高い部分に押し付
けられ、該基体4の外周側が研磨布1の相対的に高さが
低い部分に押し付けられることとなるため、研磨剤3が
基体4の外周側のみならず、基体4の中心部まで入り込
みやすくなり、該基体4の中心部まで十分な研磨が行え
るのである。
When the polishing cloth 1 has such a cross-sectional shape, the base body 4 held on the base body holding base 5 is
The center of the abrasive cloth 1 is pressed against a portion of the polishing cloth 1 having a relatively high height, and the outer peripheral side of the substrate 4 is pressed against a portion of the polishing cloth 1 having a relatively low height. Not only on the outer peripheral side of the base 4, but also into the center of the base 4, it is easy to enter, and the center of the base 4 can be sufficiently polished.

【0051】なお、研磨剤3が各研削ヘッド6,7,8
の間から供給され、所定の研削がなされた研磨布1に対
して均一に保持されたことも、基体4の中心部まで十分
な研磨が行えた理由の1つに挙げられる。
The polishing agent 3 is used for each of the grinding heads 6, 7, 8
The fact that the polishing cloth 1 that has been supplied from between the above and subjected to predetermined grinding is uniformly held is also one of the reasons why sufficient polishing can be performed up to the central portion of the substrate 4.

【0052】また、本実施例を適用して、他の基体に対
して同様にして研磨を行っても、再現性に優れた研磨が
行えた。
Further, when this embodiment was applied and other substrates were similarly polished, polishing with excellent reproducibility was achieved.

【0053】実施例3 本実施例の研磨装置は、回転定盤の径方向に揺動可能な
研削手段を有するものである。以下、この研磨装置につ
いて、図7に示される側面図、図8に示される上面図を
参照しながら説明する。なお、実施例1に示された研磨
装置と同一の構成を有する部材に共通符号を付し、重複
説明を省略した。
Embodiment 3 The polishing apparatus of this embodiment has a grinding means capable of swinging in the radial direction of a rotary platen. Hereinafter, this polishing apparatus will be described with reference to the side view shown in FIG. 7 and the top view shown in FIG. It should be noted that members having the same configurations as those of the polishing apparatus shown in Example 1 are designated by common reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0054】この研磨装置において、研磨布1が張設さ
れた回転定盤2と、基体4をそれぞれ密着保持し、これ
を研磨布1に摺接させる基体保持台5とは実施例1の研
磨装置と同一の構成を有する。
In this polishing apparatus, the rotary platen 2 on which the polishing cloth 1 is stretched and the substrate 4 which holds the substrate 4 in close contact with each other and makes sliding contact with the polishing cloth 1 are the same as those in Example 1. It has the same configuration as the device.

【0055】そして、本実施例の研磨装置においては、
基体保持台5の上流側の所定地点に、回転定盤2の半径
を2等分した長さよりも小さい直径を有する研削手段
(第1の研削ヘッド16、第2の研削ヘッド17)が配
設され、また、この第1の研削ヘッド16と第2の研削
ヘッド17との間における研磨布1上に研磨剤3を供給
できるように研磨剤供給手段12が配設されている。
Then, in the polishing apparatus of this embodiment,
Grinding means (first grinding head 16 and second grinding head 17) having a diameter smaller than a length obtained by dividing the radius of the rotary platen 2 into two equal parts is arranged at a predetermined point on the upstream side of the substrate holding table 5. Further, the abrasive supply means 12 is arranged so that the abrasive 3 can be supplied onto the polishing cloth 1 between the first grinding head 16 and the second grinding head 17.

【0056】この研削ヘッド16,17は、回転定盤2
の同一半径上に、第1の研削ヘッド16が回転定盤2の
内周側、第2の研削ヘッド17が回転定盤2の外周部と
なるように配されている。また、それぞれの底面には、
実施例1の研削ヘッド6,7,8と同様、それぞれ粒径
100μmのダイヤモンドよりなる研削砥粒19,20
が埋設されている。
The grinding heads 16 and 17 are the rotary platen 2
The first grinding head 16 and the second grinding head 17 are disposed on the same radius of the inner surface of the rotary platen 2 and the outer surface of the rotary platen 2, respectively. Also, on the bottom of each,
Similar to the grinding heads 6, 7, and 8 of Example 1, grinding abrasive grains 19 and 20 made of diamond having a grain size of 100 μm, respectively.
Is buried.

【0057】また、これら研削ヘッド16,17は、そ
の中心に設けられた軸部16s,17sを介して図示し
ない駆動機構にそれぞれ接続され、これにより、それぞ
れが所望の回転数にて矢印D方向に回転可能となされる
とともに、矢印E方向にも移動可能とされ、上記研磨布
1に対する研削砥粒19,20の摺接/離間および押し
付け圧力がそれぞれ制御されるようになされている。
Further, the grinding heads 16 and 17 are respectively connected to a drive mechanism (not shown) via shafts 16s and 17s provided at the centers thereof, whereby the respective grinding heads 16 and 17 are rotated at a desired rotational speed in the direction of arrow D. In addition to being rotatable, it is also movable in the direction of arrow E, and the sliding contact / separation of the abrasive grains 19 and 20 with respect to the polishing cloth 1 and the pressing pressure are controlled respectively.

【0058】さらに、各研削ヘッド16,17は、上述
の駆動機構により、矢印F方向に傾斜可能となされてお
り、これにより、チルト角が調整される。また、矢印G
方向に所望の速度で揺動可能ともなされている。この揺
動動作により、これら2つの研削ヘッド16,17は、
その底面の軌跡が回転定盤2の半径をカバーするよう
に、即ち、研磨布1の全面を研削できるようになる。
Further, each of the grinding heads 16 and 17 can be tilted in the direction of arrow F by the driving mechanism described above, whereby the tilt angle is adjusted. Also, arrow G
It is also possible to swing in any direction at a desired speed. Due to this swinging motion, these two grinding heads 16 and 17 are
The locus of the bottom surface covers the radius of the rotary platen 2, that is, the entire surface of the polishing pad 1 can be ground.

【0059】このような研磨装置を用いれば、第1の研
削ヘッド16、第2の研削ヘッド17を、それぞれ回転
数、押し付け圧力、チルト角、揺動速度を所望の値に設
定した状態にて、それぞれの研削砥粒19,20を研磨
布1に摺接させ、研磨布1に所望の断面形状を生成させ
ることができる。なお、第1の研削ヘッド16、第2の
研削ヘッド17の各々において、揺動に同期させて、回
転数、押し付け圧力、チルト角を変化させながら研削を
行うことも可能である。
By using such a polishing apparatus, the first grinding head 16 and the second grinding head 17 are set in a state in which the rotational speed, the pressing pressure, the tilt angle and the swing speed are set to desired values, respectively. The abrasive grains 19 and 20 can be brought into sliding contact with the polishing cloth 1 to generate a desired cross-sectional shape on the polishing cloth 1. In addition, in each of the first grinding head 16 and the second grinding head 17, it is possible to perform grinding while synchronizing with the swing and changing the rotation speed, the pressing pressure, and the tilt angle.

【0060】実施例4 以下、上述のような実施例4の研磨装置を用い、半導体
装置の製造プロセスにおける層間平坦化膜の形成工程を
行った例について説明する。
Example 4 Hereinafter, an example of performing the step of forming an interlayer flattening film in the manufacturing process of a semiconductor device using the polishing apparatus of Example 4 as described above will be described.

【0061】具体的には、先ず、実施例2と同様に、シ
リコン基板51上に下層絶縁膜52、配線パターン5
3、該配線パターン53を被覆する層間絶縁膜54が順
に形成されてなるウェハ(基体4)を、それぞれ層間絶
縁膜54が研磨布1に対向するように基体保持台5に保
持させた。
Specifically, first, as in the second embodiment, the lower insulating film 52 and the wiring pattern 5 are formed on the silicon substrate 51.
3. The wafer (substrate 4) on which the interlayer insulating film 54 covering the wiring pattern 53 was sequentially formed was held on the substrate holder 5 so that the interlayer insulating film 54 faced the polishing cloth 1.

【0062】また、回転定盤2を50rpmにて回転さ
せ、第1の研削ヘッド16、第2の研削ヘッド17にお
ける回転数、研磨布1への押し付け圧力、揺動速度を下
記のように設定し、チルト角を揺動に同期させて下記の
ように変化させた状態で、各々の研削砥粒19,20を
研磨布1に摺接させた。
Further, the rotary platen 2 is rotated at 50 rpm, and the rotational speeds of the first grinding head 16 and the second grinding head 17, the pressing pressure to the polishing cloth 1, and the rocking speed are set as follows. Then, the respective grinding abrasive grains 19 and 20 were brought into sliding contact with the polishing cloth 1 in a state where the tilt angle was changed as described below in synchronization with the swing.

【0063】 第1の研削ヘッド16の設定 回転数 : 50rpm 押し付け圧力: 900g/cm2 揺動速度 : 30回/分 チルト角 : 回転定盤2中心から回転定盤2の半径
中央に向かって3°〜0°へと連続的に変化 第2の研削ヘッド17の設定 回転数 : 50rpm 押し付け圧力: 900g/cm2 揺動速度 : 30回/分 チルト角 : 回転定盤2の半径中央から回転定盤2
の外周に向かって0°〜−3°へと連続的に変化 なお、第1の研削ヘッド16と第2の研削ヘッド17と
は、常に同方向に同期させて揺動させ、両者の移動範囲
は、回転定盤2の半径中央にて一部重なるようにした。
Setting of the first grinding head 16 Rotational speed: 50 rpm Pressing pressure: 900 g / cm 2 Swinging speed: 30 times / min Tilt angle: 3 from the center of the rotary platen 2 toward the center of the radius of the rotary platen 2. Continuous change from ° to 0 ° Setting of the second grinding head 17 Rotation speed: 50 rpm Pressing pressure: 900 g / cm 2 Swing speed: 30 times / min Tilt angle: Rotation constant from the radius center of the turn table 2 Board 2
It continuously changes from 0 ° to −3 ° toward the outer periphery of the first grinding head 16 and the second grinding head 17 are always oscillated in synchronization in the same direction, and the moving range of both Are so arranged that they partially overlap each other at the radius center of the rotary platen 2.

【0064】そして、このようにして断面形状が制御さ
れている研磨布1上に、研磨剤3を供給しながら、基体
4を保持した基体保持台5を50rpmにて回転させ、
該基体保持台5の基体保持面が回転定盤2の上面に対し
て平行となるようにして、基体4を研磨布1に摺接させ
た。
Then, while supplying the polishing agent 3 onto the polishing cloth 1 whose cross-sectional shape is controlled in this way, the substrate holding table 5 holding the substrate 4 is rotated at 50 rpm,
The substrate 4 was brought into sliding contact with the polishing cloth 1 such that the substrate holding surface of the substrate holding table 5 was parallel to the upper surface of the rotary platen 2.

【0065】これにより、基体4に対する研磨が行わ
れ、基体4における層間絶縁膜54が平坦化された。そ
の後、基体4を研磨布1から離間させ、被研磨面を洗浄
することにより、付着していた研磨剤3を除去した。
As a result, the substrate 4 was polished and the interlayer insulating film 54 on the substrate 4 was flattened. After that, the substrate 4 was separated from the polishing cloth 1 and the surface to be polished was washed to remove the abrasive 3 adhering thereto.

【0066】本実施例のようにして研磨を行うと、基体
4の面内が均一な研磨特性にて研磨できた。これは、第
1の研削ヘッド16、第2の研削ヘッド17を揺動させ
ながら、これらのチルト角を変化させたことにより、研
磨布1を、回転定盤2の半径の中央部が盛り上がるよう
な断面形状とすることができたためである。そして、研
磨布1の断面形状がこのように制御されると、研磨剤3
が基体4の外周側のみならず、基体4の中心部まで入り
込みやすくなり、該基体4の中心部まで十分な研磨が行
えるのである。また、他の基体に対して同様にして研磨
を行っても、再現性に優れた研磨が行えた。
When polishing was carried out as in this example, the in-plane surface of the substrate 4 could be polished with uniform polishing characteristics. This is because the tilt angle of the first grinding head 16 and the second grinding head 17 is changed while swinging the grinding head 16, so that the polishing cloth 1 rises at the center of the radius of the rotary platen 2. This is because the cross-sectional shape could be changed. When the cross-sectional shape of the polishing cloth 1 is controlled in this way, the polishing agent 3
Can easily enter not only the outer peripheral side of the substrate 4 but also the central portion of the substrate 4, and sufficient polishing can be performed to the central portion of the substrate 4. Further, even when polishing was performed on other substrates in the same manner, polishing with excellent reproducibility was achieved.

【0067】以上、本発明に係る研磨装置およびこれを
用いた研磨方法について説明したが、本発明は上述の実
施例に限定されるものではなく、種々の変形変更が可能
である。
Although the polishing apparatus according to the present invention and the polishing method using the same have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.

【0068】例えば、実施例1の研磨装置においては、
3つの研削ヘッド6,7,8を配設したが、4つ以上の
研削ヘッドを配設して、さらに研磨布1の断面形状を厳
しく制御可能としてもよい。また、研磨布1の断面形状
を単に回転定盤2の半径の中央が盛り上がった形状とす
るならば、回転定盤2の半径を2等分した長さよりも大
きな直径を有する2つの研削ヘッドに、各々所定のチル
ト角を持たせることによっても達成可能である。
For example, in the polishing apparatus of Example 1,
Although the three grinding heads 6, 7 and 8 are arranged, four or more grinding heads may be arranged so that the cross-sectional shape of the polishing pad 1 can be strictly controlled. If the cross-sectional shape of the polishing pad 1 is simply a shape in which the center of the radius of the rotary platen 2 is raised, two grinding heads having a diameter larger than the length obtained by halving the radius of the rotary platen 2 are used. It is also possible to achieve this by providing each with a predetermined tilt angle.

【0069】さらに、実施例3の研磨装置においては、
2つの研削ヘッド16,17に対して、それぞれ揺動さ
せながらチルト角を変化可能な駆動機構を設けたが、研
磨布1に与えるべき断面形状が決まっているならば、図
9に示されるように、研磨布1に与えるべき曲面に対す
る距離が等しくなる位置にガイドレール21を設け、こ
のガイドレールに沿って研削ヘッド16,17を矢印H
方向に移動させるようにしてもよい。このような構成と
すれば、研削ヘッド16,17を移動させることによっ
て、自動的にチルト角を所望の値に変化させることがで
き、駆動機構を簡略化することができる。
Furthermore, in the polishing apparatus of Example 3,
A drive mechanism that can change the tilt angle while swinging is provided for the two grinding heads 16 and 17, but if the cross-sectional shape to be given to the polishing cloth 1 is determined, as shown in FIG. Is provided with a guide rail 21 at a position where the distance to the curved surface to be given to the polishing cloth 1 is equal, and the grinding heads 16 and 17 are moved along the guide rail along arrow H.
You may make it move to a direction. With such a configuration, by moving the grinding heads 16 and 17, the tilt angle can be automatically changed to a desired value, and the drive mechanism can be simplified.

【0070】また、チルト角を変化させる代わりに、揺
動に同期させて研削ヘッド16,17の回転数や研磨布
1への押し付け圧力を変化させるようにしてもよい。さ
らに、揺動速度自体を回転定盤2の径方向の位置によっ
て変化させることによって、研磨布1の断面形状を制御
してもよい。
Instead of changing the tilt angle, the rotation speed of the grinding heads 16 and 17 and the pressure applied to the polishing cloth 1 may be changed in synchronization with the swing. Furthermore, the cross-sectional shape of the polishing pad 1 may be controlled by changing the rocking speed itself depending on the radial position of the rotary platen 2.

【0071】さらに、研削ヘッドを3つ以上配設した
り、研磨剤供給管12を2つ以上配設する等の変更も可
能である。
Furthermore, it is possible to provide three or more grinding heads, or two or more abrasive supply pipes 12.

【0072】また、実施例2、実施例4においては、研
磨布1の断面形状を回転定盤2の半径の中央部が盛り上
がった形状となるように研削したが、必要に応じて、異
なる断面形状を形成してもよい。
Further, in Examples 2 and 4, the cross-sectional shape of the polishing cloth 1 was ground so that the center of the radius of the rotary platen 2 was raised, but different cross-sections may be used as required. A shape may be formed.

【0073】各実施例においては、研削ヘッド6,7,
8および研削ヘッド16,17の底面に、研削砥粒9,
10,11および研削砥粒19,20を外周縁部の一部
のみに埋設したが、外周縁部の全周に亘って埋設して
も、底面全面に亘って埋設することも可能である。
In each embodiment, the grinding heads 6, 7,
8 and the bottoms of the grinding heads 16 and 17 have grinding grains 9,
Although 10, 11 and the grinding abrasive grains 19, 20 are embedded only in a part of the outer peripheral edge portion, they may be embedded over the entire outer peripheral edge portion or the entire bottom surface.

【0074】その他、一度に2枚以上の基体に対して同
時に研磨を行えるように、基体保持台や研削ヘッドの数
を増やしたり、基体に対する研磨を行ってから、研削を
行って研磨布1の断面形状を回復させるようにする等、
本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形変更が可
能である。
In addition, in order to simultaneously polish two or more substrates at the same time, the number of substrate holders and grinding heads is increased, or the substrates are polished and then the polishing cloth 1 is ground. To recover the cross-sectional shape, etc.
Various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0075】なお、本発明は、層間絶縁膜の平坦化に適
用する以外にも、平坦化された素子分離領域を形成する
に際し、溝を有する半導体基板上に形成された埋め込み
絶縁膜の溝内部以外の部分を除去するために適用しても
よい。また、貼り合わせSOI(シリコン・オン・イン
シュレーター)基板を用いたシリコン活性層の形成に適
用することもできる。
The present invention is applied not only to the planarization of the interlayer insulating film but also to the inside of the groove of the embedded insulating film formed on the semiconductor substrate having the groove when forming the planarized element isolation region. It may be applied to remove other parts. It can also be applied to the formation of a silicon active layer using a bonded SOI (silicon on insulator) substrate.

【0076】[0076]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
を適用して、回転定盤中心からの距離が互いに異なるよ
うに研削手段を複数配設し、各研削手段ごとに研削条件
を異ならせると、研磨布の断面形状を自由に制御するこ
とが可能となる。
As is apparent from the above description, by applying the present invention, a plurality of grinding means are provided so that the distances from the center of the rotary platen are different from each other, and the grinding conditions are different for each grinding means. By doing so, it becomes possible to freely control the cross-sectional shape of the polishing cloth.

【0077】このため、このような研磨装置を用いる
と、基体の面内および基体間で均一な研磨が行えるよう
になる。
Therefore, when such a polishing apparatus is used, uniform polishing can be performed within the surface of the base and between the bases.

【0078】したがって、本発明を例えば半導体装置の
製造プロセスにおける平坦化に適用すると、信頼性の高
い多層配線構造のデバイスを製造することが可能とな
る。
Therefore, when the present invention is applied to, for example, planarization in a semiconductor device manufacturing process, it becomes possible to manufacture a highly reliable device having a multilayer wiring structure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る研磨装置の一構成例を示す模式的
側面図である。
FIG. 1 is a schematic side view showing a configuration example of a polishing apparatus according to the present invention.

【図2】図1の研磨装置における模式的上面図である。FIG. 2 is a schematic top view of the polishing apparatus of FIG.

【図3】研削ヘッドを示す模式的底面図である。FIG. 3 is a schematic bottom view showing a grinding head.

【図4】本発明を適用して層間絶縁膜の平坦化を行うプ
ロセスを示すものであり、配線パターンを被覆する層間
絶縁膜が形成された状態の基体を示す模式的断面図であ
る。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a process of flattening an interlayer insulating film to which the present invention is applied, showing a substrate in a state where an interlayer insulating film covering a wiring pattern is formed.

【図5】図4の基体に対して研磨を行い、平坦化された
状態を示す模式的断面図である。
5 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the substrate of FIG. 4 is polished and flattened.

【図6】本発明に係る研磨方法の一例を適用したときの
研磨布の断面形状を示す模式的断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional shape of a polishing cloth when an example of the polishing method according to the present invention is applied.

【図7】本発明に係る研磨装置の他の構成例を示す模式
的側面図である。
FIG. 7 is a schematic side view showing another configuration example of the polishing apparatus according to the present invention.

【図8】図7の研磨装置における模式的上面図である。8 is a schematic top view of the polishing apparatus of FIG.

【図9】図7の研磨装置の変形例を示す模式的要部側面
図である。
9 is a schematic side view of essential parts showing a modified example of the polishing apparatus of FIG.

【図10】従来型の研磨装置の一構成例を示す模式的側
面図である。
FIG. 10 is a schematic side view showing a configuration example of a conventional polishing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 研磨布 2 回転定盤 3 研磨剤 4 基体 5 基体保持台 6 第1の研削ヘッド 7 第2の研削ヘッド 8 第3の研削ヘッド 9,10,11 研削砥粒 12 研磨剤供給管 51 シリコン基板 52 下層絶縁膜 53 配線パターン 54 層間絶縁膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polishing cloth 2 Rotating surface plate 3 Abrasive agent 4 Substrate 5 Substrate holding table 6 First grinding head 7 Second grinding head 8 Third grinding head 9, 10, 11 Grinding abrasive grains 12 Abrasive supply pipe 51 Silicon substrate 52 lower layer insulating film 53 wiring pattern 54 interlayer insulating film

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 研磨布が張設された回転定盤と、 前記研磨布上に研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、 基体を密着保持し、これを回転させながら前記研磨布に
摺接させるための基体保持台と、 自身が保持する研削砥粒を前記研磨布に摺接させること
によって該研磨布を研削する複数の研削手段とを備え、 前記複数の研削手段は、前記回転定盤の中心からの距離
が互いに異なり、且つ、研削動作時に回転定盤上に描く
軌跡がこの回転定盤の半径をカバーするごとく配設され
ることを特徴とする研磨装置。
1. A rotary surface plate on which a polishing cloth is stretched, an abrasive supply means for supplying an abrasive onto the polishing cloth, and a substrate which are held in close contact with each other and are brought into sliding contact with the polishing cloth while rotating the substrate. And a plurality of grinding means for grinding the polishing cloth by bringing the abrasive grains held by itself into sliding contact with the polishing cloth, wherein the plurality of grinding means are the rotary platen. The polishing apparatus is characterized in that the distances from the center of the rotating platen are different from each other, and the locus drawn on the rotating platen during the grinding operation is arranged so as to cover the radius of the rotating platen.
【請求項2】 前記研削手段の各々は、その回転数、前
記研磨布に対する押し付け圧力、押し付け角度の少なく
ともいずれかが他の研削手段とは独立に制御可能となさ
れていることを特徴とする請求項1記載の研磨装置。
2. Each of the grinding means is capable of controlling at least one of the number of rotations, a pressing pressure against the polishing cloth, and a pressing angle independently of the other grinding means. Item 1. The polishing apparatus according to Item 1.
【請求項3】 前記研削手段の各々は、前記回転定盤の
径方向に揺動可能となされていることを特徴とする請求
項2記載の研磨装置。
3. The polishing apparatus according to claim 2, wherein each of the grinding means is swingable in a radial direction of the rotary platen.
【請求項4】 前記研磨剤供給手段は、前記研磨剤を前
記研削手段近傍の1箇所以上に供給可能に配設されてい
ることを特徴とする請求項1記載の研磨装置。
4. The polishing apparatus according to claim 1, wherein the polishing agent supply means is arranged so that the polishing agent can be supplied to one or more locations in the vicinity of the grinding means.
【請求項5】 回転定盤に張設された研磨布上に研磨剤
を供給しながら、基体保持台に保持させた基体の被研磨
面を該研磨布に摺接させることにより、該基体に対する
研磨を行った後、あるいは、この研磨を行いながら、研
削手段に保持させた研削砥粒を前記研磨布に摺接させる
ことによって該研磨布を研削するに際し、 前記回転定盤の中心からの距離が互いに異なり、且つ、
研削動作時に回転定盤上に描く軌跡がこの回転定盤の半
径をカバーするごとく配設された複数の研削手段を用い
ることにより、該研磨布の断面形状を所望の形状に制御
することを特徴とする研磨方法。
5. The polishing pad is stretched on a rotary platen, and the polishing agent is supplied to the polishing pad while the polishing target surface of the substrate held on the substrate holding table is brought into sliding contact with the polishing pad. After polishing, or while performing this polishing, when grinding the polishing cloth by bringing the abrasive grains held by the grinding means into sliding contact with the polishing cloth, the distance from the center of the rotary platen. Are different from each other, and
A feature is that the cross-sectional shape of the polishing cloth is controlled to a desired shape by using a plurality of grinding means arranged so that the locus drawn on the rotary platen during the grinding operation covers the radius of the rotary platen. And polishing method.
【請求項6】 前記研削手段の各々における回転数、前
記研磨布に対する押し付け圧力、押し付け角度の少なく
ともいずれかを他の研削手段とは独立に制御することを
特徴とする請求項5記載の研磨方法。
6. The polishing method according to claim 5, wherein at least one of the number of revolutions of each of the grinding means, the pressing pressure against the polishing cloth, and the pressing angle is controlled independently of the other grinding means. .
【請求項7】 前記研削手段の各々を、前記回転定盤の
径方向に揺動させることを特徴とする請求項6記載の研
磨方法。
7. The polishing method according to claim 6, wherein each of the grinding means is swung in the radial direction of the rotary platen.
【請求項8】 前記研磨剤を前記研削手段近傍の1箇所
以上に供給することを特徴とする請求項5記載の研磨方
法。
8. The polishing method according to claim 5, wherein the polishing agent is supplied to one or more locations near the grinding means.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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