JPH10156707A - Machining method and its device, and flattening method in semiconductor process using this machining method - Google Patents

Machining method and its device, and flattening method in semiconductor process using this machining method

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JPH10156707A
JPH10156707A JP31473896A JP31473896A JPH10156707A JP H10156707 A JPH10156707 A JP H10156707A JP 31473896 A JP31473896 A JP 31473896A JP 31473896 A JP31473896 A JP 31473896A JP H10156707 A JPH10156707 A JP H10156707A
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JP
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polishing
powder
workpiece
processing
pellet
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JP31473896A
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Japanese (ja)
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Shuzo Sato
修三 佐藤
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make dry machining possible so as to dispense with slurry waste disposal and chemical resistance treatment of a device by forming pellet of powder that is softer than a workpiece and can generate solid phase reaction to the workpiece, and sticking this pellet to a polishing base to polish the work piece with the powder as abrasive grains. SOLUTION: In the case of executing this method to a dry polishing wheel for a silicon wafer or the like, fine grain of SiO2 , CeO2 , or the like which is softer powder than silicon dioxide (SiO2 ) to be flattened is used as powder to be pellet. Pellet 1 formed of powder used as abrasive grains is arranged in segment shape on the polishing face of a polishing base 2, and the polishing base 2 is stuck to a wheel base metal 3. Accordingly, even though there is a large swell on the wafer face, the polished surface of a workpiece 10, this swell can be absorbed by deformation of the soft polishing base 2, so that uniform polishing force is applied to the wafer, and the whole surface can be flattened satistactorily.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、加工方法及びその
装置、及び該加工化方法を用いた半導体プロセスにおけ
る平坦化方法に関する。本発明は、新規な研磨技術を利
用するもので、研磨を用いる各種の加工方法に用いるこ
とができ、またその場合の加工装置として用いることが
できる。また、各種の半導体装置の製造における平坦化
方法として、好適に利用することができる。本発明は代
表的にはたとえば、半導体プロセスにおいて、被加工物
よりも軟質でかつ固相反応を生じ得る微粒子を砥粒とし
て極微量のバインダとともにホットプレスにより成形し
たペレットを、軟性ウレタン等のベースにセグメント状
に接着してドライ研磨用ホイール型工具とし、これを用
いて、グローバル平坦化方法及びその装置として、乾式
プロセスを可能にする形態の技術として具体化すること
ができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a processing method and apparatus, and a flattening method in a semiconductor process using the processing method. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention utilizes a novel polishing technique, and can be used for various processing methods using polishing, and can be used as a processing apparatus in that case. Further, it can be suitably used as a planarization method in manufacturing various semiconductor devices. The present invention typically uses, for example, in a semiconductor process, pellets formed by hot pressing together with a very small amount of a binder as fine particles that are softer than the workpiece and capable of causing a solid-phase reaction, using a base such as soft urethane. A wheel type tool for dry polishing is adhered in a segment shape, and using the tool, a global flattening method and its apparatus can be embodied as a technology enabling a dry process.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、研磨技術を用いる加工技術
は、各種の分野で用いられている。たとえば、半導体装
置等の電子材料を製造する半導体プロセスにおいて、段
差を解消して表面を平坦化する場合の技術として利用さ
れている。半導体プロセスにおける平坦化技術は、配線
その他のパターンを形成する際にパターンの断切れなど
の発生を防止するために必須であり、信頼性の高い製品
を得る上で重要な技術である。
2. Description of the Related Art Conventionally, processing techniques using polishing techniques have been used in various fields. For example, in a semiconductor process of manufacturing an electronic material such as a semiconductor device, it is used as a technique for eliminating a step and flattening a surface. 2. Description of the Related Art A planarization technique in a semiconductor process is indispensable for preventing the occurrence of a break in a pattern when forming a wiring or other patterns, and is an important technique for obtaining a highly reliable product.

【0003】従来、半導体基板等の全面(ないし着目す
る領域の全面)を平坦化するためのいわゆるグローバル
平坦化技術としては、代表的には種々のCMP(ケミカ
ル・メカニカル・ポリシング)技術が開発され、その装
置が市販され、使用されている。
Conventionally, various CMP (chemical mechanical polishing) techniques have been typically developed as a so-called global flattening technique for flattening the entire surface of a semiconductor substrate or the like (or the entire surface of a region of interest). The device is commercially available and in use.

【0004】ところが、従来のCMP(ケミカル・メカ
ニカル・ポリシング)技術の加工方法(加工原理)は、
いずれも、湿式ポリシングを基本とするものである。す
なわち、KOH等のアルカリ溶液中のコロイダルシリカ
等を遊離砥粒(以下「スラリー」と称する)として用い
て、湿式状態でのポリシングを行う。工具としては、た
とえば、発泡ポリウレタン等の研磨パッドを用いて、こ
のスラリーにより研磨加工を行うものである。
However, the processing method (processing principle) of the conventional CMP (chemical mechanical polishing) technology is as follows.
Both are based on wet polishing. That is, polishing in a wet state is performed using colloidal silica or the like in an alkaline solution such as KOH as free abrasive grains (hereinafter referred to as “slurry”). As a tool, for example, a polishing pad made of foamed polyurethane or the like is used, and polishing is performed with this slurry.

【0005】このため、装置は当然、湿式加工を基本と
した構成を取らざるを得ない。たとえば、加工中あるい
は加工終了後のスラリーの固着、汚染等、湿式プロセス
に不可避的な問題に対処する必要がある。このように従
来技術にあっては、これらスラリーの固着、汚染等に対
してその対策が大きな問題となっている。
[0005] For this reason, the apparatus must of course have a configuration based on wet processing. For example, it is necessary to address problems inevitable in a wet process, such as sticking and contamination of slurry during or after processing. As described above, in the prior art, measures against such sticking, contamination, and the like of the slurry have become a serious problem.

【0006】さらに湿式スラリーを用いる場合の欠点と
しては、スラリーそれ自体が半導体プロセス中では汚染
源、ダストとなるものであるという問題点を有するばか
りか、以下のような難点をもたらす。すなわち湿式加工
の難点として、以下の問題が挙げられる。 乾燥によりその場所に固着してしまう。 液体として水洗いしても、その流れのなかで沈降した
り汚泥状に溜まったりしてしまう。 一般に強アルカリ、強酸等の溶液を用いる必要がある
ため、装置の接液部が腐食する。 飛散した場合はミスト状の雰囲気として、あらゆる場
所に付着する。
Further, the disadvantages of using a wet slurry include not only the problem that the slurry itself becomes a contamination source and dust in a semiconductor process, but also the following disadvantages. That is, the disadvantages of wet processing include the following problems. It sticks to the place by drying. Even if it is washed as a liquid, it will settle down or accumulate in the form of sludge in the flow. Generally, it is necessary to use a solution of a strong alkali, a strong acid, or the like, so that the liquid contact portion of the apparatus is corroded. If scattered, it adheres to everywhere as a mist-like atmosphere.

【0007】また、加工後の洗浄に関しても、次のよう
な問題がある。すなわち湿式プロセスでは、半導体プロ
セスにおける通常のクリーンルーム内の他のプロセス同
様に、ドライイン・ドライアウトする(乾燥状態で搬入
し、乾燥状態で搬出する)には、以下のことを要し、プ
ロセスが煩雑化する。 (1)湿式の洗浄機が必要 (2)ドライアウトするための乾燥機が必要
[0007] Further, there are the following problems regarding cleaning after processing. That is, in the wet process, as in other processes in a normal clean room in a semiconductor process, the following is required to dry-in / dry-out (to be carried in in a dry state and to be carried out in a dry state). It becomes complicated. (1) A wet type washer is required (2) A dryer for drying out is required

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した湿
式プロセスの問題点に鑑みてなされたもので、基本的
に、乾式で加工を行うことができる加工方法及びその装
置、及び該加工化方法を用いた半導体プロセスにおける
平坦化方法を提供することを目的としており、これによ
り、上記した湿式プロセスに伴う各種問題点を解消した
研磨手法を用いた技術を提供することを目的としてい
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the wet process, and is basically a processing method and apparatus capable of performing processing in a dry process, and the processing method. It is an object of the present invention to provide a planarization method in a semiconductor process using the method, and thereby to provide a technique using a polishing method which has solved various problems associated with the above-mentioned wet process.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係る加工方法
は、被加工物よりも軟質でかつ被加工物と固相反応を生
じ得る粉体をペレットに成形し、該ペレットを研磨ベー
スに付着せしめて、上記粉体を砥粒として被加工物の研
磨を行うことを特徴とするものである。
According to a working method of the present invention, a powder which is softer than a workpiece and can generate a solid phase reaction with the workpiece is formed into pellets, and the pellets are attached to a polishing base. At least, the workpiece is polished using the powder as abrasive grains.

【0010】本発明に係る加工装置は、被加工物の被研
磨面に当接する研磨ベースを備えるとともに、該研磨ベ
ースに、被加工物よりも軟質でかつ被加工物と固相反応
を生じ得る粉体をペレットに成形してなるペレットを付
着せしめて、上記粉体を砥粒として被加工物の被研磨面
の研磨を行う構成としたことを特徴とするものである。
The processing apparatus according to the present invention includes a polishing base that is in contact with a surface to be polished of a workpiece, and the polishing base is softer than the workpiece and can cause a solid-phase reaction with the workpiece. The present invention is characterized in that a pellet formed by molding powder into a pellet is adhered, and the surface to be polished of the workpiece is polished using the powder as abrasive grains.

【0011】本発明に係る半導体プロセスにおける平坦
化方法は、半導体プロセスにおいて被平坦化面の平坦化
を研磨により行う平坦化方法であって、被平坦化面の材
料よりも軟質でかつ被平坦化面の材料と固相反応を生じ
得る粉体をペレットに成形し、該ペレットを研磨ベース
に付着せしめて、上記粉体を砥粒として被平坦化面の研
磨を行うことにより平坦化を行うことを特徴とするもの
である。
A flattening method in a semiconductor process according to the present invention is a flattening method in which a flattened surface is flattened by polishing in a semiconductor process. The flattening method is softer than the material of the flattened surface and is flattened. Forming a powder capable of causing a solid phase reaction with the surface material into pellets, attaching the pellets to a polishing base, and polishing the surface to be flattened using the powder as abrasive grains to perform flattening. It is characterized by the following.

【0012】[0012]

【作用】本発明の上記構成によると、被加工物よりも軟
質でかつ被加工物と固相反応を生じ得る粉体を成形して
なるペレットを用いて、当該粉体を砥粒として研磨する
ことにより加工を行うので、研磨は湿式状態ではなく乾
式の固相反応により達成される。砥粒とする粉体はペレ
ットになっているので、研磨の際の摩擦によって脱落を
繰り返して砥粒としての作用を継続し、良好な研磨が行
われる。よって、スラリーを用いる湿式プロセスに伴う
問題点を解消した加工が実現できる。固相反応性の高い
固体の研磨粒子を、他の液体等を介在させずに直接被加
工物に接触させて加工を行うので、加工効率を高くでき
る。乾式プロセスにしたことにより、その利点、たとえ
ば、気流を考慮したエアーブロー、及び排気ダクトから
の吸引を行わせることにより、装置のクリーン度を維持
できるなどの利点がもたらされる。かつ、乾式であるこ
とや、加工効率が高いことから、工具等の小型化が可能
であり、また、装置全体の小型化が可能であり、さらに
また、乾式加工のため、被加工物たとえばウェーハの汚
染が少なく、後加工の洗浄負担等が大幅に軽減できる。
According to the above construction of the present invention, the powder is polished as abrasive grains by using a pellet formed by molding a powder that is softer than the workpiece and can cause a solid phase reaction with the workpiece. In this case, polishing is achieved by a dry solid phase reaction instead of a wet state. Since the powder used as the abrasive grains is in the form of pellets, the powder is repeatedly dropped off due to the friction during polishing, and the action as the abrasive grains is continued, so that good polishing is performed. Therefore, processing that solves problems associated with a wet process using a slurry can be realized. Since the processing is performed by directly contacting the solid abrasive particles having a high solid phase reactivity with the workpiece without intervening another liquid or the like, the processing efficiency can be increased. The dry process has its advantages, for example, the ability to maintain the cleanliness of the apparatus by performing air blowing in consideration of airflow and suction from the exhaust duct. And, because of the dry type and high processing efficiency, it is possible to reduce the size of tools and the like, and also possible to reduce the size of the entire apparatus. Contamination, and the post-processing washing load can be greatly reduced.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施の形
態について述べ、また、具体的な実施の形態例を、図に
したがって説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below, and specific embodiments will be described with reference to the drawings.

【0014】本発明においては、被加工物よりも軟質で
かつ被加工物と固相反応を生じ得る粉体を砥粒として用
いる。本発明は、従来のラッピング、ポリシングとほぼ
同様の加工形式で表面研磨を行うようにできるものであ
るが、このように被加工物よりも軟質(同等の軟度、ま
たは被加工物よりも下回る軟度を有すればよく、これは
たとえば機械的に軟質であればよい)でかつ被加工物と
固相反応を生じ得る粉体を砥粒として用いる点で、従来
技術とは全く異なる加工原理に基づく手法である。これ
は、サファイヤ、シリコン等に対する研磨法として知ら
れるメカノケミカルポリシングを応用するものではある
が、乾式に構成できるという点で、従来技術と全く異な
る。
In the present invention, a powder which is softer than the workpiece and is capable of causing a solid phase reaction with the workpiece is used as the abrasive. The present invention allows the surface to be polished in a processing form substantially similar to conventional lapping and polishing, but is softer than the workpiece (equivalent softness or lower than the workpiece). The processing principle is completely different from that of the prior art in that abrasives are used, as long as they have softness, which may be, for example, mechanically soft. It is a method based on. This is an application of mechanochemical polishing known as a polishing method for sapphire, silicon or the like, but is completely different from the prior art in that it can be configured in a dry manner.

【0015】本発明は、たとえば好ましくは、被加工物
よりも機械的に軟質でかつ被加工物と固相反応を生じ得
るパウダーを砥粒として、極微量のバインダとともにホ
ットプレスにより成形したペレットを、軟性ウレタン等
のベースにセグメント状に接着したホイール型工具を用
いて、これにより被加工物の表面を研磨加工する形態で
実施できる。たとえばこの形態で、半導体プロセスにお
けるウェハーの段差をグローバルに除去する加工技術と
して好適に適用できる。
According to the present invention, for example, preferably, pellets formed by hot pressing together with an extremely small amount of a binder are used as abrasive grains, which powder is mechanically softer than the workpiece and can generate a solid phase reaction with the workpiece. By using a wheel-type tool adhered to a base such as soft urethane in a segment shape, the surface of the workpiece can be polished. For example, this embodiment can be suitably applied as a processing technique for globally removing a step of a wafer in a semiconductor process.

【0016】本発明の基本的な加工機構を、以下に説明
する。ここでは、図3を参照して、半導体装置の層間絶
縁膜材料として代表的な二酸化シリコン(SiO2 )の
研磨を例にとって、示す。図3は、被加工物10A(S
iやSiO2 その他の被加工物。ここではSiO2
と、それと固相反応を生じ得る砥粒(SiO2 やCeO
2 等の軟質粒子。ここではCeO2 )との接触モデルを
示す図である。
The basic working mechanism of the present invention will be described below. Here, with reference to FIG. 3, polishing of a typical example of silicon dioxide (SiO 2 ) as an interlayer insulating film material of a semiconductor device will be described. FIG. 3 shows a workpiece 10A (S
i, SiO 2 and other workpieces. Here, SiO 2 )
And abrasive grains (SiO 2 or CeO) that can cause a solid-phase reaction with it.
2nd class soft particles. Here, it is a diagram showing a contact model with CeO 2 ).

【0017】被加工物10Aである層間絶縁膜をなす二
酸化シリコン(SiO2 )よりも軟質の粉体として、S
iO2 、CeO2 等の微粒子を用意する。これらはいず
れも、層間絶縁膜材料に対してバルク材のビッカーズ硬
さは、同等以下である。ここではCeO2 微粒子を砥粒
1Aとして例に採る。かかる粉体(砥粒1A)を乾式で
供給すると、その接触点局部での摩擦エネルギーによ
り、高温・高圧が発生し、微小接触時間内に両者の固相
反応が生じてこの微小反応部分が摩擦力により除去され
ることにより、研磨が進行する。図3に、この微小反応
部分を符号Bで示す。この微小反応部分Bが除去され
て、研磨が進行する。粉体(砥粒1A)はペレット状に
なっているので、研磨作用を示したのち脱落しても、次
々と新たな粉体(砥粒1A)が研磨を進行させて、研磨
加工が継続する。
As a powder softer than silicon dioxide (SiO 2 ) forming an interlayer insulating film as the workpiece 10A, S
Fine particles such as iO 2 and CeO 2 are prepared. In any of these, the Vickers hardness of the bulk material is equal to or less than that of the interlayer insulating film material. Here, CeO 2 fine particles are taken as an example of the abrasive grains 1A. When such a powder (abrasive 1A) is supplied in a dry manner, a high temperature and a high pressure are generated due to frictional energy at a local portion of the contact point, and a solid-phase reaction between the two occurs within a minute contact time, so that the minute reaction portion is subjected to friction. Polishing proceeds by being removed by the force. In FIG. 3, this small reaction portion is indicated by reference numeral B. This minute reaction portion B is removed, and polishing proceeds. Since the powder (abrasive 1A) is in the form of pellets, even if it falls off after exhibiting a polishing action, new powder (abrasive 1A) continues to be polished one after another and polishing continues. .

【0018】すなわち本発明ではこの場合に、ペレット
状に成形された粉体を用いるので、粉体微粒子が摩擦力
によりペレットから脱落し、次々と新しい粒子が接触す
ることなって、これにより連続した研磨加工が進行する
のである。
That is, in the present invention, since the powder formed into a pellet is used in this case, the fine powder particles fall off the pellet due to the frictional force, and new particles come into contact with each other one after another, thereby making the powder continuous. The polishing process proceeds.

【0019】実施の形態例1 図1に、本実施の形態例に係る加工装置を示す。図1は
特に本実施の形態例で用いる乾式研磨用ホイールを示す
もので、図1(a)は側断面図、図1(b)は下面(被
研磨面に当接する面)図である。
First Embodiment FIG. 1 shows a processing apparatus according to a first embodiment. FIG. 1 particularly shows a dry polishing wheel used in the present embodiment. FIG. 1 (a) is a side sectional view, and FIG. 1 (b) is a lower surface (a surface in contact with a surface to be polished).

【0020】本実施の形態例では、半導体ウェーハ、特
にシリコンウェーハの層間絶縁膜(二酸化シリコン膜)
を平坦化する場合の研磨を示す。ペレットとする粉体と
しては、上記したごとき被平坦化二酸化シリコン(Si
2 )よりも軟質の粉体であるSiO2 、CeO2 等の
微粒子を採用できるが、ここでは後述のように好ましい
砥粒用粉体であるCeO2 の微粒子を採用してペレット
とする。図1において、砥粒として用いる粉体(微粒子
パウダー)を成形したペレット1は、研磨用ベース2の
研磨面上にセグメント状に配置される(図1(b)参
照)。ペレット1は図1中、特に斜線を施して明示す
る。本例の研磨用ベース2は、ウレタンにより形成され
ている。ペレット1がセグメント状に配置されたこの研
磨用ベース2は、図1(a)に示すようにホイール台金
3に貼りつけられる。
In the present embodiment, an interlayer insulating film (silicon dioxide film) of a semiconductor wafer, especially a silicon wafer
This shows polishing when flattening is performed. As the powder to be pelletized, silicon dioxide to be planarized (Si
Fine particles such as SiO 2 and CeO 2 which are softer than O 2 ) can be employed. Here, fine particles of CeO 2 which is a preferable abrasive powder are employed as pellets as described later. In FIG. 1, a pellet 1 formed of a powder (fine particle powder) used as an abrasive is arranged in a segment on the polishing surface of a polishing base 2 (see FIG. 1B). The pellets 1 are clearly shown in FIG. The polishing base 2 of this example is formed of urethane. The polishing base 2 in which the pellets 1 are arranged in a segment shape is attached to a wheel base 3 as shown in FIG.

【0021】ホイール台金3は中央にノズル4を構成す
る開口を持つ。このホイール台金3は、主軸5に固定さ
れることにより、回転駆動される。ノズル4からは、ク
リーニング用のドライエアー等が噴射される。
The wheel base 3 has an opening forming a nozzle 4 at the center. The wheel base 3 is driven to rotate by being fixed to the main shaft 5. From the nozzle 4, dry air for cleaning or the like is jetted.

【0022】ペレット1の大きさは、研磨により平坦化
されるウェーハ状チップのサイズに合わせる。図2に示
すように、被研磨面の1チップのサイズをSとすれば、
ペレット1の大きさも、ほぼSにする。たとえば、20
×20mmチップを研磨する場合は、20×20mmサ
イズのペレット1とする。
The size of the pellet 1 is adjusted to the size of the wafer-shaped chip to be flattened by polishing. As shown in FIG. 2, if the size of one chip on the surface to be polished is S,
The size of the pellet 1 is also substantially S. For example, 20
When a 20 mm chip is polished, a pellet 1 having a size of 20 mm is used.

【0023】本実施の形態例では、フレキシブルなウレ
タンからなる研磨用ベース2を用いるので、図2に示す
ように、研磨中、被加工物10の被研磨面であるウェー
ハ面上に大きなうねりがあっても、軟質な研磨用ベース
2の変形でこのうねりを吸収することができる。よっ
て、被加工物10である平坦化されるウェーハには、均
質な研磨力が加わり、全面を良好に平坦化できる。
In this embodiment, since the polishing base 2 made of flexible urethane is used, as shown in FIG. 2, large undulations occur on the wafer surface of the workpiece 10 during polishing, as shown in FIG. Even if there is, the undulation can be absorbed by the deformation of the soft polishing base 2. Therefore, a uniform polishing force is applied to the flattened wafer, which is the workpiece 10, and the entire surface can be satisfactorily flattened.

【0024】また、成形ペレット1の硬さは、被研磨材
であるウェーハよりは軟質(被研磨材である二酸化シリ
コンと同等またはそれより軟質。ここでは二酸化シリコ
ンより軟質のCeO2 の微粒子を採用)であるが、ウレ
タンからなる研磨用ベース2よりは、その性質上、はる
かに硬い。このため、従来の発泡ウレタン研磨パッドに
よる湿式法研磨に比べて、その微小段差の除去能力、つ
まり研磨により得られる平坦性を、飛躍的に高めること
ができる。
The hardness of the molded pellet 1 is softer than the wafer to be polished (equivalent to or softer than the silicon dioxide to be polished. Here, fine particles of CeO 2 softer than silicon dioxide are employed). ), But is much harder in nature than the polishing base 2 made of urethane. For this reason, compared with the conventional wet polishing using a urethane foam polishing pad, the ability to remove the minute steps, that is, the flatness obtained by the polishing can be dramatically improved.

【0025】次に、本実施の形態例における、ペレット
1の形成について述べる。ここでは、ペレット1は、ホ
ットプレス法によって製造する。
Next, the formation of the pellets 1 in this embodiment will be described. Here, the pellet 1 is manufactured by a hot press method.

【0026】ホットプレス法とは、粉末を型に入れて、
加熱と同時に圧力を加えて焼結する方法で、この方法自
体は従来より用いられている。図4を参照して、本実施
の形態例における、ホットプレス法によるペレット1の
形成について説明する。図4は、ここで用いるホットプ
レス装置の構成を示すものである。図4中、符号51は
ペレット成形用金型、52は成形される粉末、53は誘
導コイルであってヒーターを構成するもの、54は耐火
物である。
The hot pressing method is to put powder in a mold,
This is a method of applying pressure simultaneously with heating and sintering, and this method itself has been conventionally used. With reference to FIG. 4, formation of the pellet 1 by the hot press method in the present embodiment will be described. FIG. 4 shows the configuration of the hot press apparatus used here. In FIG. 4, reference numeral 51 denotes a pellet forming die, 52 denotes a powder to be formed, 53 denotes an induction coil, which constitutes a heater, and 54 denotes a refractory.

【0027】ここでホットプレス法によるペレット成形
は、次のように行う。成形に際して、微粉末を固化する
ために必要なバインダまたはマトリックスとして、たと
えば樹脂材料、たとえばフェノール樹脂をたとえば5〜
10%混合して、比較的低温・低圧下での成形を行う。
Here, pellet molding by the hot press method is performed as follows. In molding, as a binder or a matrix necessary for solidifying the fine powder, for example, a resin material, for example,
Mix at 10% and perform molding at relatively low temperature and low pressure.

【0028】ここで、成形ペレットには、摩擦により脱
落し、次々と新しい粒子が現れることが要求されるた
め、そのバインダ混合量は、できるだけ低く、しかし回
転や加工圧力により破壊しない程度の強度を持つことが
要求される。好適な例としては、本例のような層間絶縁
膜の研磨用には、SiO2 との固相反応性の高いCeO
2 等が適している。
Here, since it is required that the formed pellets fall off due to friction and new particles appear one after another, the amount of the binder mixed is as low as possible, but the strength is such that the pellet is not broken by rotation or processing pressure. Required to have. As a preferred example, CeO having a high solid phase reactivity with SiO 2 is used for polishing an interlayer insulating film as in this example.
2 etc. are suitable.

【0029】たとえば、0.5μmのCeO2 パウダー
を成形してペレットとする場合、バインダとしてフェノ
ール樹脂を5%(重量混合比)で、約1kgf/c
2 、300°C程度のホットプレスにより成形するこ
とができる。図4に矢印で圧力を示し、また、加熱は、
ヒーターをなす誘導コイル53によって行う。得られた
ペレットを、ウレタンベースと同等の硬度の、たとえば
エポキシ系接着剤でウレタンベースに接着することによ
って、ペレット付きの研磨ベースを製作できる。
For example, when a 0.5 μm CeO 2 powder is formed into pellets, a phenol resin is used as a binder at 5% (by weight) and about 1 kgf / c.
It can be formed by hot pressing at about 300 ° C. and m 2 . The pressure is indicated by an arrow in FIG.
This is performed by an induction coil 53 serving as a heater. The obtained pellet is adhered to the urethane base with, for example, an epoxy-based adhesive having the same hardness as that of the urethane base, whereby a polishing base with pellets can be manufactured.

【0030】加工に際しては、その研磨加工に寄与する
接触面積を安定化させるため、一度、図5に示すよう
に、研磨機上で成形ペレットのフェーシングを行ってか
ら、実際のウェーハ加工を行うようにするのが好まし
い。すなわち成形ペレットのフェーシングは、図5に示
すようにペレット1を、ホイール台金3に貼ったベース
2に付着させ、これを、ウェーハチャックテーブル7上
のダイヤモンドカップホイール6を用いて、X軸、Z
軸、及び主軸とテーブル軸の操作により、フェーシング
する。
At the time of processing, in order to stabilize the contact area contributing to the polishing, it is necessary to face the formed pellets once on a polishing machine as shown in FIG. It is preferred that That is, the facing of the molded pellet is performed, as shown in FIG. 5, by attaching the pellet 1 to the base 2 attached to the wheel base 3, and using the diamond cup wheel 6 on the wafer chuck table 7, Z
Facing is performed by operating the axis, the main axis and the table axis.

【0031】次に図6を参照して、本実施の形態例にお
ける研磨加工を説明する。ここでは、半導体ウェーハの
層間絶縁膜を平坦化する場合の研磨を示す。本例は、本
発明を適用した乾式での加工である結果、従来のような
加工液流路や耐薬液処理が不要である。
Next, the polishing in this embodiment will be described with reference to FIG. Here, polishing for planarizing an interlayer insulating film of a semiconductor wafer is shown. In the present embodiment, the processing is performed by a dry process to which the present invention is applied, so that the processing fluid flow path and the chemical resistant treatment as in the related art are unnecessary.

【0032】図6を参照する。被研磨ウェーハ10は、
ローダー82により、ローディング・アンローディング
位置84にあるX軸スライドテーブル85上のウェーハ
チャックテーブル86上にローディングされ、開閉シャ
ッター87が閉じ、加工室88が密閉される。
Referring to FIG. The polished wafer 10 is
The wafer is loaded onto the wafer chuck table 86 on the X-axis slide table 85 at the loading / unloading position 84 by the loader 82, the opening / closing shutter 87 is closed, and the processing chamber 88 is sealed.

【0033】X軸81の移動により加工位置89へ移動
した被研磨ウェーハ10は、ウェーハチャックテーブル
86の回転により回転する。このとき、ウェーハ10と
対向する位置にあって、回転する主軸スピンドル11に
取り付けられた研磨用ホイール12(ベース2を介して
ペレット1を担持している)が、Z軸13の降下により
被研磨ウェーハ10に接触し、加圧されて研磨が行われ
る。加工中は、Z軸13の定圧機構(図示せず)により
加工圧力が一定になるように加圧される。また、ノズル
14及びエアーブローノズル15により密閉された加工
室88内にドライエアーが噴射され、加工によって生じ
る微小反応物質、微粒子粉等を含んだ雰囲気として、排
気ダクト16より吸引・排出除去される。符号17は蛇
腹である。
The wafer 10 to be polished, which has been moved to the processing position 89 by the movement of the X axis 81, is rotated by the rotation of the wafer chuck table 86. At this time, a polishing wheel 12 (carrying the pellet 1 via the base 2) at a position opposed to the wafer 10 and attached to a rotating main spindle 11 is polished by the lowering of the Z-axis 13. The wafer is brought into contact with the wafer 10 and pressurized to perform polishing. During processing, a constant pressure mechanism (not shown) of the Z-axis 13 is applied so that the processing pressure becomes constant. Further, dry air is injected into the processing chamber 88 sealed by the nozzle 14 and the air blow nozzle 15, and is suctioned / discharged and removed from the exhaust duct 16 as an atmosphere containing fine reaction substances, fine particle powder, and the like generated by processing. . Reference numeral 17 denotes a bellows.

【0034】加工終了後は、再度ローディング・アンロ
ーディング位置84に戻り、開閉シャッター87が開い
た後、アンローダー83により、被研磨ウェーハ10が
アンローディングされる。
After the processing is completed, the wafer returns to the loading / unloading position 84 again, and after the opening / closing shutter 87 is opened, the unloader 83 unloads the wafer 10 to be polished.

【0035】また、ウェーハチャックテーブル86全体
及び研磨用ホイール12の台金部3は、加工によって発
生する熱の影響を抑えるために、温度調節された冷却水
を外部から供給することができる構造になっている。
The entire wafer chuck table 86 and the base 3 of the polishing wheel 12 have a structure in which cooling water whose temperature has been adjusted can be supplied from the outside in order to suppress the influence of heat generated by processing. Has become.

【0036】加工研磨時の被研磨ウェーハ10及び研磨
用ホイール12の回転数は、それぞれたとえば約5〜1
00rpm及び約100〜500rpm程度で、熱によ
る影響を考慮して、加圧圧力とともに適切な値になるよ
うに決定される。
The number of rotations of the wafer 10 to be polished and the polishing wheel 12 during the processing and polishing is, for example, about 5 to 1 respectively.
At about 00 rpm and about 100 to 500 rpm, it is determined to be an appropriate value together with the pressurized pressure in consideration of the influence of heat.

【0037】本実施の形態例によれば、乾式加工である
ため、湿式の場合のような、スラリーの廃棄処理や、装
置の耐薬品処理が不要である。また、硬度の高い成形ペ
レットによる加工のため、段差の除去能力が高い。すな
わち、平坦性が良い加工が可能である。また、研磨用ベ
ースが、フレキシブルなウレタンベースを用いているの
で、ウェーハの厚さバラツキ等による加工ムラが少な
い。すなわち、軟質ウレタンベースを採用することによ
り、ウレタンに比べればはるかに硬いペレットにより、
段差を効率的に除去加工することができる。よって、均
一性のよい加工が効率的に達成される。
According to the present embodiment, since dry processing is used, it is not necessary to dispose of the slurry or perform chemical treatment of the apparatus as in the case of wet processing. In addition, because of processing with a molded pellet having high hardness, the ability to remove steps is high. That is, processing with good flatness can be performed. Further, since the polishing base uses a flexible urethane base, there is little processing unevenness due to variations in the thickness of the wafer. In other words, by adopting a soft urethane base, the pellets are much harder than urethane,
The step can be efficiently removed. Therefore, processing with good uniformity is efficiently achieved.

【0038】さらに本実施の形態例によれば、固相反応
性の高い固体の研磨粒子が、他の液体等を介在させずに
直接被加工物に接触するため、加工効率が高い。かつ、
乾式であることや、加工効率が高いことから、工具等の
小型化が可能であり、また、装置全体の小型化が可能で
ある。さらにまた、乾式加工のため、被加工物(ここで
はウェーハ)の汚染が少なく、後加工の洗浄負担等が大
幅に軽減できる。乾式であるので、気流を考慮したエア
ーブロー、及び吸引により、装置のクリーン度の維持を
良好に行えると言う利点もある。
Further, according to the present embodiment, since the solid abrasive particles having high solid phase reactivity directly contact the workpiece without intervening other liquids or the like, the processing efficiency is high. And,
Because of the dry type and high processing efficiency, the size of tools and the like can be reduced, and the size of the entire apparatus can be reduced. Furthermore, because of the dry processing, there is little contamination of the workpiece (in this case, the wafer), and the cleaning load in post-processing can be greatly reduced. Since it is a dry type, there is also an advantage that the cleanliness of the apparatus can be favorably maintained by air blowing and suction taking into account the air flow.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明においては、乾式加工であるた
め、スラリーの廃棄処理や装置の耐薬品処理が不要であ
り、かつ硬度の高い成形ペレットによる加工のため、段
差の除去能力が高く、良好な平坦化加工ができる。固相
反応性の高い固体の研磨粒子を用いて、他の液体等を介
在させずにこれが直接被加工物に接触するので、加工効
率が高い。工具等の小型化や、装置全体の小型化を図る
ことも可能である。乾式加工のため、被加工物の汚染が
少なく、後加工の洗浄負担等も小さい。クリーン度も容
易かつ良好に維持できる。また、研磨用ベースをフレキ
シブルなベースとすることなどで、被加工物の厚さバラ
ツキ等による加工ムラを少なくするように構成すること
も容易である。
According to the present invention, since dry processing is used, it is not necessary to dispose of the slurry or treat the equipment chemically, and since the processing is carried out using molded pellets having a high hardness, the ability to remove steps is high and good. It can perform smooth flattening. Since the solid abrasive particles having high solid phase reactivity are used to directly contact the workpiece without intervening other liquids, the processing efficiency is high. It is also possible to reduce the size of tools and the like and the size of the entire apparatus. Due to the dry processing, the contamination of the workpiece is small, and the washing load in the post-processing is small. Cleanliness can be maintained easily and well. In addition, it is easy to reduce the processing unevenness due to the thickness variation of the workpiece by making the polishing base a flexible base.

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

【図1】 本発明の実施の形態例1の加工装置の構成を
示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態例1の加工時の作用説明
図である。
FIG. 2 is an operation explanatory view at the time of processing according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の加工技術の原理を説明する説明図で
ある。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the principle of the processing technique of the present invention.

【図4】 本発明の実施の形態例1におけるホットプレ
ス法によるペレットの製造装置を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an apparatus for manufacturing pellets by a hot press method in Embodiment 1 of the present invention.

【図5】 本発明の実施の形態例1における機上フェー
シングを説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating on-machine facing according to the first embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施の形態例1における加工装置を
示す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram illustrating a processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・ペレット、2・・・研磨用ベース、3・・・ホ
イール台金、4・・・ノズル、10・・・被加工物(ウ
ェーハ)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pellet, 2 ... Polishing base, 3 ... Wheel base, 4 ... Nozzle, 10 ... Workpiece (wafer).

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被加工物よりも軟質でかつ被加工物と固相
反応を生じ得る粉体をペレットに成形し、該ペレットを
研磨ベースに付着せしめて、上記粉体を砥粒として被加
工物の研磨を行うことを特徴とする加工方法。
1. A powder, which is softer than a workpiece and is capable of causing a solid-phase reaction with the workpiece, is formed into pellets, and the pellets are adhered to a polishing base. A processing method characterized by polishing an object.
【請求項2】被加工物の被研磨面に当接する研磨ベース
を備えるとともに、 該研磨ベースに、被加工物よりも軟質でかつ被加工物と
固相反応を生じ得る粉体をペレットに成形してなるペレ
ットを付着せしめて、上記粉体を砥粒として被加工物の
被研磨面の研磨を行う構成としたことを特徴とする加工
装置。
2. A polishing base, which is in contact with a surface to be polished of a workpiece, and a powder, which is softer than the workpiece and capable of causing a solid-phase reaction with the workpiece, is formed into pellets on the polishing base. A processing apparatus characterized in that the pellets thus formed are adhered and the surface to be polished of the workpiece is polished using the powder as abrasive grains.
【請求項3】半導体プロセスにおいて被平坦化面の平坦
化を研磨により行う平坦化方法であって、 被平坦化面の材料よりも軟質でかつ被平坦化面の材料と
固相反応を生じ得る粉体をペレットに成形し、該ペレッ
トを研磨ベースに付着せしめて、上記粉体を砥粒として
被平坦化面の研磨を行うことにより平坦化を行うことを
特徴とする半導体プロセスにおける平坦化方法。
3. A planarization method for planarizing a surface to be planarized by polishing in a semiconductor process, wherein the material is softer than the material of the surface to be planarized and can cause a solid-phase reaction with the material of the surface to be planarized. Flattening a semiconductor process by forming the powder into pellets, attaching the pellets to a polishing base, and polishing the surface to be flattened using the powder as abrasive grains. .
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003086545A (en) * 2001-09-14 2003-03-20 Disco Abrasive Syst Ltd Device for removing processing strain
JP2010045310A (en) * 2008-08-18 2010-02-25 Disco Abrasive Syst Ltd Working method

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