JPH1015808A - 化学機械研磨装置および方法 - Google Patents
化学機械研磨装置および方法Info
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- JPH1015808A JPH1015808A JP18835596A JP18835596A JPH1015808A JP H1015808 A JPH1015808 A JP H1015808A JP 18835596 A JP18835596 A JP 18835596A JP 18835596 A JP18835596 A JP 18835596A JP H1015808 A JPH1015808 A JP H1015808A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速かつ高精度な研磨を長時間にわたって安
定して行なえるようにする。 【解決手段】 回転テーブル１は、被加工物である基板
Ｗを保持して回転させる。回転テーブル１の図示上方に
は、回転駆動機構兼加圧機構２ｂによって回転されると
ともに軸方向へ直線移動される研磨工具２を支持して揺
動させるための揺動機構７を備えた研磨ヘッドＥ2 が配
設されており、その回転テーブル１の回転方向の下手側
に順次スクラバ機構８および検出装置９が配設されてい
る。検出装置９と研磨ヘッドＥ2 の間には、種類の異な
る研磨剤をそれぞれ貯留する第１の研磨剤タンク５ａお
よび第２の研磨剤タンク５ｂよりいずれか一つの研磨剤
を逐次選択して基板Ｗ上に供給するための研磨剤供給機
構４が配設されている。
定して行なえるようにする。 【解決手段】 回転テーブル１は、被加工物である基板
Ｗを保持して回転させる。回転テーブル１の図示上方に
は、回転駆動機構兼加圧機構２ｂによって回転されると
ともに軸方向へ直線移動される研磨工具２を支持して揺
動させるための揺動機構７を備えた研磨ヘッドＥ2 が配
設されており、その回転テーブル１の回転方向の下手側
に順次スクラバ機構８および検出装置９が配設されてい
る。検出装置９と研磨ヘッドＥ2 の間には、種類の異な
る研磨剤をそれぞれ貯留する第１の研磨剤タンク５ａお
よび第２の研磨剤タンク５ｂよりいずれか一つの研磨剤
を逐次選択して基板Ｗ上に供給するための研磨剤供給機
構４が配設されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被加工物であるウ
エハ等の基板を高精度に研磨するための化学機械研磨装
置および方法に関するものである。
エハ等の基板を高精度に研磨するための化学機械研磨装
置および方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体ディバイスの超微細化や高
段差化が進み、これに伴なってＳｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ
等からなる半導体ウエハ等の基板の表面を高精度に平坦
化することが求められているが、このウエハ等の基板の
表面を高精度に平坦化するための加工手段として次に説
明する化学機械研磨装置が知られている。
段差化が進み、これに伴なってＳｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ
等からなる半導体ウエハ等の基板の表面を高精度に平坦
化することが求められているが、このウエハ等の基板の
表面を高精度に平坦化するための加工手段として次に説
明する化学機械研磨装置が知られている。
【０００３】（１） 図２に示すように、Ｓｉ、ＧａＡ
ｓ、ＩｎＰ等からなる半導体ウエハ等の基板１０４を図
示下面に着脱自在に保持することができる被加工物回転
テーブル１０３と、被加工物回転テーブル１０３の図示
下方に対向して配設された基板１０４の口径に比較して
口径の非常に大きな研磨パッド１０２が一体的に設けら
れた研磨工具回転テーブル１０１と、研磨パッド１０２
の上面に研磨剤（研磨スラリー）１０７を供給するため
の供給ノズル１０６を備え、矢印Ａ方向へ回転される研
磨工具回転テーブル１０１に一体的に設けられた研磨パ
ッド１０２の上面に研磨剤（研磨スラリー）１０７を供
給しつつ、基板１０４を保持した被加工物回転テーブル
１０３の回転軸１０５に白抜き矢印で示す軸方向への加
工圧を与えて基板１０４を研磨パッド１０２に押付けた
状態で基板１０４を保持した被加工物回転テーブル１０
３に矢印Ｂで示す回転運動と矢印Ｃで示す揺動運動を与
えて研磨するように構成された化学機械研磨装置。
ｓ、ＩｎＰ等からなる半導体ウエハ等の基板１０４を図
示下面に着脱自在に保持することができる被加工物回転
テーブル１０３と、被加工物回転テーブル１０３の図示
下方に対向して配設された基板１０４の口径に比較して
口径の非常に大きな研磨パッド１０２が一体的に設けら
れた研磨工具回転テーブル１０１と、研磨パッド１０２
の上面に研磨剤（研磨スラリー）１０７を供給するため
の供給ノズル１０６を備え、矢印Ａ方向へ回転される研
磨工具回転テーブル１０１に一体的に設けられた研磨パ
ッド１０２の上面に研磨剤（研磨スラリー）１０７を供
給しつつ、基板１０４を保持した被加工物回転テーブル
１０３の回転軸１０５に白抜き矢印で示す軸方向への加
工圧を与えて基板１０４を研磨パッド１０２に押付けた
状態で基板１０４を保持した被加工物回転テーブル１０
３に矢印Ｂで示す回転運動と矢印Ｃで示す揺動運動を与
えて研磨するように構成された化学機械研磨装置。
【０００４】（２） 図３に示すように、口径の非常に
大きな第１ないし第３の研磨工具回転テーブル２０１ａ
〜２０１ｃを基台２０５上に併設し、第１ないし第３の
研磨工具回転テーブル２０１ａ〜２０１ｃのそれぞれの
上面に一体的に設けられた研磨パッド２０２ａ〜２０２
ｃに、ヘッド２０３に配設された第１ないし第３の被加
工物回転テーブル２０４ａ〜２０４ｃにそれぞれ保持し
たウエハ等の基板（不図示）を当接して同時に研磨する
か、あるいは、第１ないし第３の研磨パッド２０２ａ〜
２０２ｃをそれぞれ硬さまたは表面粗さ等種類の異なる
ものとし、基板Ｗを前記第１ないし第３の研磨パッド２
０２ａ〜２０２ｃによって粗研磨、仕上げ研磨、研磨屑
等の除去を行なうように構成された化学機械研磨装置。
大きな第１ないし第３の研磨工具回転テーブル２０１ａ
〜２０１ｃを基台２０５上に併設し、第１ないし第３の
研磨工具回転テーブル２０１ａ〜２０１ｃのそれぞれの
上面に一体的に設けられた研磨パッド２０２ａ〜２０２
ｃに、ヘッド２０３に配設された第１ないし第３の被加
工物回転テーブル２０４ａ〜２０４ｃにそれぞれ保持し
たウエハ等の基板（不図示）を当接して同時に研磨する
か、あるいは、第１ないし第３の研磨パッド２０２ａ〜
２０２ｃをそれぞれ硬さまたは表面粗さ等種類の異なる
ものとし、基板Ｗを前記第１ないし第３の研磨パッド２
０２ａ〜２０２ｃによって粗研磨、仕上げ研磨、研磨屑
等の除去を行なうように構成された化学機械研磨装置。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術では、次に記載するような未解決の課題がある。 （１） 研磨パッドが一体的に設けられた研磨工具回転
テーブルの口径が基板の口径に比較して非常に大きいの
で、研磨工具回転テーブルを含めた研磨装置全体が大型
となり、研磨工具回転テーブルを高速回転させると振動
が発生して被加工物である基板の被研磨面を高精度に研
磨できなくなるため、研磨工具回転テーブルを高速回転
させることができない。その結果、研磨速度（単位時間
当りの除去量）を高くすることができない。
の技術では、次に記載するような未解決の課題がある。 （１） 研磨パッドが一体的に設けられた研磨工具回転
テーブルの口径が基板の口径に比較して非常に大きいの
で、研磨工具回転テーブルを含めた研磨装置全体が大型
となり、研磨工具回転テーブルを高速回転させると振動
が発生して被加工物である基板の被研磨面を高精度に研
磨できなくなるため、研磨工具回転テーブルを高速回転
させることができない。その結果、研磨速度（単位時間
当りの除去量）を高くすることができない。
【０００６】（２） 研磨中において研磨屑等の異物を
除去することができないため、長時間にわたって安定し
た化学機械研磨を行なうことができないばかりでなく、
検出装置による被加工物である基板の被研磨面の面形状
をリアルタイムで検出することが困難である。
除去することができないため、長時間にわたって安定し
た化学機械研磨を行なうことができないばかりでなく、
検出装置による被加工物である基板の被研磨面の面形状
をリアルタイムで検出することが困難である。
【０００７】本発明は、上記従来の技術の有する未解決
の課題に鑑みてなされたものであって、高速かつ高精度
な化学機械研磨を長時間にわたって安定して行なえる化
学機械研磨装置および方法を実現することを目的とする
ものである。
の課題に鑑みてなされたものであって、高速かつ高精度
な化学機械研磨を長時間にわたって安定して行なえる化
学機械研磨装置および方法を実現することを目的とする
ものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の化学機械研磨装置は、被加工物の被研磨面
と、前記被研磨面に所定の加工圧を与えた状態で当接さ
れた研磨工具の研磨面との間に研磨剤を供給しつつ研磨
を行なう化学機械研磨装置において、回転テーブル回転
駆動機構によって回転される被加工物を保持して回転さ
せるための回転テーブルと、回転駆動機構によって回転
されるとともに加圧機構によって軸方向へ直線移動され
る研磨工具を支持して回転テーブルの径方向へ揺動させ
るための研磨工具揺動機構と、種類の異なる複数の研磨
剤の中の一つを逐次選択して前記回転テーブルに保持さ
れた被加工物の被研磨面上に供給するための研磨剤供給
機構を備えたことを特徴とする。
に、本発明の化学機械研磨装置は、被加工物の被研磨面
と、前記被研磨面に所定の加工圧を与えた状態で当接さ
れた研磨工具の研磨面との間に研磨剤を供給しつつ研磨
を行なう化学機械研磨装置において、回転テーブル回転
駆動機構によって回転される被加工物を保持して回転さ
せるための回転テーブルと、回転駆動機構によって回転
されるとともに加圧機構によって軸方向へ直線移動され
る研磨工具を支持して回転テーブルの径方向へ揺動させ
るための研磨工具揺動機構と、種類の異なる複数の研磨
剤の中の一つを逐次選択して前記回転テーブルに保持さ
れた被加工物の被研磨面上に供給するための研磨剤供給
機構を備えたことを特徴とする。
【０００９】また、被加工物の被研磨面上の研磨剤およ
び／または異物を除去するためのスクラバ揺動機構を設
ける。
び／または異物を除去するためのスクラバ揺動機構を設
ける。
【００１０】さらに、スクラバ機構が、回転テーブルの
径方向へ揺動するスクラバ揺動機構を備え、前記スクラ
バ揺動機構にスクラバ回転駆動機構によって回転される
とともに加圧機構によって軸方向へ直線移動される回転
ブラシが支持されているとよい。
径方向へ揺動するスクラバ揺動機構を備え、前記スクラ
バ揺動機構にスクラバ回転駆動機構によって回転される
とともに加圧機構によって軸方向へ直線移動される回転
ブラシが支持されているとよい。
【００１１】本発明の化学機械研磨方法は、被加工物の
被研磨面と、前記被研磨面に所定の加工圧を与えた状態
で当接された研磨工具の研磨面との間に研磨剤を供給し
つつ研磨を行なう化学機械研磨方法において、前記被加
工物の研磨中において、供給する研磨剤を、種類の異な
る複数の研磨剤の中から一つを逐次選択して変更するこ
とを特徴とするものである。
被研磨面と、前記被研磨面に所定の加工圧を与えた状態
で当接された研磨工具の研磨面との間に研磨剤を供給し
つつ研磨を行なう化学機械研磨方法において、前記被加
工物の研磨中において、供給する研磨剤を、種類の異な
る複数の研磨剤の中から一つを逐次選択して変更するこ
とを特徴とするものである。
【００１２】種類の異なる複数の研磨剤は、それぞれ同
一の材料からなる砥粒の粒径が異なるものからなる。
一の材料からなる砥粒の粒径が異なるものからなる。
【００１３】また、被加工物は、半導体や、表面に絶縁
膜および／または金属膜が形成された被研磨面を有する
ものであってもよい。
膜および／または金属膜が形成された被研磨面を有する
ものであってもよい。
【００１４】さらに、被研磨面に微粒子を含むアルカリ
性の液体を供給することができる。
性の液体を供給することができる。
【００１５】
【作用】同一の研磨工具による研磨中において、供給す
る研磨剤の種類を逐次変更するだけで、簡単に被加工物
の被研磨面と研磨工具の研磨面との間の研磨条件を変化
させることができる。その結果、化学機械研磨装置の運
転を中断させることなく研磨条件を順次粗研磨用、仕上
げ研磨用等に変化させて安定した化学機械研磨を行なう
ことができ、生産性が著しく向上する。
る研磨剤の種類を逐次変更するだけで、簡単に被加工物
の被研磨面と研磨工具の研磨面との間の研磨条件を変化
させることができる。その結果、化学機械研磨装置の運
転を中断させることなく研磨条件を順次粗研磨用、仕上
げ研磨用等に変化させて安定した化学機械研磨を行なう
ことができ、生産性が著しく向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。
いて説明する。
【００１７】先ず、本発明の化学機械研磨装置の一実施
例について説明する。
例について説明する。
【００１８】本実施例の化学機械研磨装置は、図１に示
すように、被加工物であるＳｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等か
らなる半導体ウエハ等の基板Ｗを着脱自在に保持して回
転させるための回転テーブル１を備えた研磨ステーショ
ンＥ1 と、研磨ステーションＥ1 の図示上方に配設され
た研磨ヘッドＥ2 と、研磨ヘッドＥ2 に対して回転テー
ブル１の回転方向下手側部位に順次配設されたスクラバ
機構８および検出装置９と、第１の研磨剤タンク５ａ内
に貯留された第１の研磨剤および第２の研磨剤タンク５
ｂ内に貯留された第２の研磨剤を逐次選択して択一的に
供給することができる研磨剤供給機構４を備えている。
すように、被加工物であるＳｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等か
らなる半導体ウエハ等の基板Ｗを着脱自在に保持して回
転させるための回転テーブル１を備えた研磨ステーショ
ンＥ1 と、研磨ステーションＥ1 の図示上方に配設され
た研磨ヘッドＥ2 と、研磨ヘッドＥ2 に対して回転テー
ブル１の回転方向下手側部位に順次配設されたスクラバ
機構８および検出装置９と、第１の研磨剤タンク５ａ内
に貯留された第１の研磨剤および第２の研磨剤タンク５
ｂ内に貯留された第２の研磨剤を逐次選択して択一的に
供給することができる研磨剤供給機構４を備えている。
【００１９】研磨ステーションＥ1 は、回転テーブル回
転駆動機構１ａによって回転される回転テーブル１を備
え、回転テーブル１の図示上面に基板Ｗを着脱自在に保
持して回転させ得るように構成されている。
転駆動機構１ａによって回転される回転テーブル１を備
え、回転テーブル１の図示上面に基板Ｗを着脱自在に保
持して回転させ得るように構成されている。
【００２０】本実施例において、研磨ヘッドＥ2 は、回
転テーブル１の径方向へ揺動する研磨工具揺動機構７
と、研磨工具揺動機構７の図示下面に支持された研磨工
具回転駆動機構兼加圧機構２ｂによって回転されるとと
もに軸方向へ直線移動される研磨工具２を備え、研磨工
具２の図示下面には研磨パッド２ａが一体的に設けられ
たものであって、研磨工具２を軸方向へ直線移動させて
研磨パッド２ａを基板Ｗに当接させて所定の加工圧を与
えた状態で回転させるとともに回転テーブル１の径方向
へ揺動させたり、基板Ｗから離間させることができるよ
うに構成されている。
転テーブル１の径方向へ揺動する研磨工具揺動機構７
と、研磨工具揺動機構７の図示下面に支持された研磨工
具回転駆動機構兼加圧機構２ｂによって回転されるとと
もに軸方向へ直線移動される研磨工具２を備え、研磨工
具２の図示下面には研磨パッド２ａが一体的に設けられ
たものであって、研磨工具２を軸方向へ直線移動させて
研磨パッド２ａを基板Ｗに当接させて所定の加工圧を与
えた状態で回転させるとともに回転テーブル１の径方向
へ揺動させたり、基板Ｗから離間させることができるよ
うに構成されている。
【００２１】スクラバ機構８は、その図示下面にブラシ
毛３ａを有する回転ブラシ３が、回転テーブル１の径方
向へ揺動するスクラバ揺動機構８ａの図示下面に取付け
られたスクラバ回転駆動機構兼加圧機構３ｂの図示しな
い出力軸に一体的に設けられたものであって、軸方向へ
直線移動させて基板Ｗにブラシ毛３ａを当接させた状態
で回転させるとともに回転テーブル１の径方向へ揺動さ
せたり、基板Ｗから離間させることができる。
毛３ａを有する回転ブラシ３が、回転テーブル１の径方
向へ揺動するスクラバ揺動機構８ａの図示下面に取付け
られたスクラバ回転駆動機構兼加圧機構３ｂの図示しな
い出力軸に一体的に設けられたものであって、軸方向へ
直線移動させて基板Ｗにブラシ毛３ａを当接させた状態
で回転させるとともに回転テーブル１の径方向へ揺動さ
せたり、基板Ｗから離間させることができる。
【００２２】また、検出装置９は、電気的または光学的
に基板Ｗの表面形状および／または膜厚を検出する測定
装置やまたはその他の方法で研磨の終点（最終点）を検
出する検出装置が用いられる。そして、検出装置走査機
構９ａに検出装置９を支持させて基板Ｗの径方向へ走査
することによって、基板Ｗの径方向における異なる部位
の表面形状および／または膜厚を検出することができ
る。
に基板Ｗの表面形状および／または膜厚を検出する測定
装置やまたはその他の方法で研磨の終点（最終点）を検
出する検出装置が用いられる。そして、検出装置走査機
構９ａに検出装置９を支持させて基板Ｗの径方向へ走査
することによって、基板Ｗの径方向における異なる部位
の表面形状および／または膜厚を検出することができ
る。
【００２３】さらに、研磨剤供給機構４は、図示しない
割出し機構によって所定の回転角度（本実施例では約１
８０度）ずつ回転される回転軸４ｂの図示下端に一体的
に設けられた支持部材４ａと、支持部材４ａの図示下面
における回転軸４ｂを挟む両側にそれぞれ取付けられた
第１の研磨剤を貯留するための第１の研磨剤タンク５ａ
と第２の研磨剤を貯留するための第２の研磨剤タンク５
ｂを備え、第１の研磨剤タンク５ａに連通された第１の
ノズル６ａが回転テーブル１に対向する部位に搬送され
ているときに第１の研磨剤を基板Ｗ上に供給することが
でき、逆に、第２の研磨剤タンク５ｂに連通された第２
のノズル６ｂが回転テーブル１に対向する部位に搬送さ
れているときに第２の研磨剤を基板Ｗ上に供給すること
ができるように構成されている。
割出し機構によって所定の回転角度（本実施例では約１
８０度）ずつ回転される回転軸４ｂの図示下端に一体的
に設けられた支持部材４ａと、支持部材４ａの図示下面
における回転軸４ｂを挟む両側にそれぞれ取付けられた
第１の研磨剤を貯留するための第１の研磨剤タンク５ａ
と第２の研磨剤を貯留するための第２の研磨剤タンク５
ｂを備え、第１の研磨剤タンク５ａに連通された第１の
ノズル６ａが回転テーブル１に対向する部位に搬送され
ているときに第１の研磨剤を基板Ｗ上に供給することが
でき、逆に、第２の研磨剤タンク５ｂに連通された第２
のノズル６ｂが回転テーブル１に対向する部位に搬送さ
れているときに第２の研磨剤を基板Ｗ上に供給すること
ができるように構成されている。
【００２４】なお、研磨工具の回転駆動機構や加圧機構
は、上記実施例で示した回転駆動機構兼加圧機構に限ら
ず、回転駆動機構により回転される研磨工具を加圧機構
によって支持して回転駆動機構とともに研磨工具を軸方
向へ直線移動させるように構成することができる。また
スクラバ回転駆動機構兼加圧機構についても、回転駆動
機構により回転される回転ブラシを加圧機構によって支
持して軸方向へ直線移動させるように構成することがで
きる。
は、上記実施例で示した回転駆動機構兼加圧機構に限ら
ず、回転駆動機構により回転される研磨工具を加圧機構
によって支持して回転駆動機構とともに研磨工具を軸方
向へ直線移動させるように構成することができる。また
スクラバ回転駆動機構兼加圧機構についても、回転駆動
機構により回転される回転ブラシを加圧機構によって支
持して軸方向へ直線移動させるように構成することがで
きる。
【００２５】次に、図１に示す化学機械研磨装置を用い
た本発明の化学機械研磨方法の工程について説明する。
た本発明の化学機械研磨方法の工程について説明する。
【００２６】 回転テーブル１の上面に基板Ｗを着脱
自在に保持させ、回転テーブル回転駆動機構１ａを起動
して矢印Ａ方向へ回転させる。また、研磨剤供給機構４
を所定の回転角度回転させて、最初に供給すべき第１の
研磨剤が貯留されている第１の研磨剤タンク５ａに連通
された第１のノズル６ａを回転テーブル１に保持された
基板Ｗに対向する部位に搬送して位置決めする。
自在に保持させ、回転テーブル回転駆動機構１ａを起動
して矢印Ａ方向へ回転させる。また、研磨剤供給機構４
を所定の回転角度回転させて、最初に供給すべき第１の
研磨剤が貯留されている第１の研磨剤タンク５ａに連通
された第１のノズル６ａを回転テーブル１に保持された
基板Ｗに対向する部位に搬送して位置決めする。
【００２７】 上記ののち、研磨工具回転駆動機構
兼加圧機構２ｂを起動することにより、研磨工具２を矢
印Ｂ方向へ回転させ、研磨工具２を軸方向へ移動させて
研磨パッド２ａを基板Ｗの被研磨面に所定の加工圧を与
えた状態で当接させて回転テーブル１の径方向へ揺動さ
せ、第１のノズル６ａより第１の研磨剤を供給しつつ研
磨を行なう。
兼加圧機構２ｂを起動することにより、研磨工具２を矢
印Ｂ方向へ回転させ、研磨工具２を軸方向へ移動させて
研磨パッド２ａを基板Ｗの被研磨面に所定の加工圧を与
えた状態で当接させて回転テーブル１の径方向へ揺動さ
せ、第１のノズル６ａより第１の研磨剤を供給しつつ研
磨を行なう。
【００２８】本工程において、必要に応じてスクラバ回
転駆動機構兼加圧機構３ｂを起動して、回転ブラシ３を
矢印Ｃ方向へ所定の回転速度で回転させ、回転ブラシ３
を軸方向へ移動させてブラシ毛３ａを基板Ｗの被研磨面
に所定の加圧力を与えた状態で当接させるとともに回転
テーブル１の径方向へ揺動させることにより、基板Ｗ上
の研磨屑等の異物をリアルタイムで除去することができ
る。
転駆動機構兼加圧機構３ｂを起動して、回転ブラシ３を
矢印Ｃ方向へ所定の回転速度で回転させ、回転ブラシ３
を軸方向へ移動させてブラシ毛３ａを基板Ｗの被研磨面
に所定の加圧力を与えた状態で当接させるとともに回転
テーブル１の径方向へ揺動させることにより、基板Ｗ上
の研磨屑等の異物をリアルタイムで除去することができ
る。
【００２９】 上記ののち、検出装置９が検出装置
走査機構９ａによって基板Ｗの径方向へ走査されて基板
Ｗの被研磨面の面形状が逐次検出され、該被研磨面の表
面形状および／または膜厚が予め設定された第１の研磨
剤による研磨の終点に達したときに、第１のノズル６ａ
の第１の研磨剤の供給を止めて第１の研磨剤による研磨
を終える。
走査機構９ａによって基板Ｗの径方向へ走査されて基板
Ｗの被研磨面の面形状が逐次検出され、該被研磨面の表
面形状および／または膜厚が予め設定された第１の研磨
剤による研磨の終点に達したときに、第１のノズル６ａ
の第１の研磨剤の供給を止めて第１の研磨剤による研磨
を終える。
【００３０】 上記ののち、研磨剤供給機構４を再
起動させて所定の回転角度（本実施例では約１８０度）
回転させて次に供給すべき第２の研磨剤が貯留された第
２の研磨剤タンク５ｂに連通された第２のノズル６ｂを
回転テーブル１に保持された基板Ｗに対向する部位に搬
送して位置決めする。
起動させて所定の回転角度（本実施例では約１８０度）
回転させて次に供給すべき第２の研磨剤が貯留された第
２の研磨剤タンク５ｂに連通された第２のノズル６ｂを
回転テーブル１に保持された基板Ｗに対向する部位に搬
送して位置決めする。
【００３１】そして、上記の工程においてスクラバ機
構８による基板Ｗ上の異物の除去を行なっている場合に
はこれを続行し、あるいは、スクラバ機構８による基板
Ｗ上の異物の除去を行なっていない場合には、上記の
工程で説明した手順と同様の手順で回転ブラシ３を基板
Ｗ上の被研磨面に所定の加圧力を与えた状態で当接させ
矢印Ｃ方向へ所定の回転速度で回転させるとともに回転
テーブル１の径方向へ揺動させることにより、基板Ｗ上
に残存する第１の研磨剤を除去する。
構８による基板Ｗ上の異物の除去を行なっている場合に
はこれを続行し、あるいは、スクラバ機構８による基板
Ｗ上の異物の除去を行なっていない場合には、上記の
工程で説明した手順と同様の手順で回転ブラシ３を基板
Ｗ上の被研磨面に所定の加圧力を与えた状態で当接させ
矢印Ｃ方向へ所定の回転速度で回転させるとともに回転
テーブル１の径方向へ揺動させることにより、基板Ｗ上
に残存する第１の研磨剤を除去する。
【００３２】 上記ののち、第２のノズル６ｂより
第２の研磨剤を基板Ｗ上に供給して第２の研磨剤による
研磨を行なう。
第２の研磨剤を基板Ｗ上に供給して第２の研磨剤による
研磨を行なう。
【００３３】なお、本工程においても、上記の工程と
同様のスクラバ機構８による基板Ｗ上の異物の除去をリ
アルタイムで行なうことができる。
同様のスクラバ機構８による基板Ｗ上の異物の除去をリ
アルタイムで行なうことができる。
【００３４】本発明において、種類の異なる複数の研磨
剤としては、後述するような研磨溶液に混在する同一材
料からなる砥粒の粒径を変化させたもの、あるいは、そ
れぞれの砥粒が異なる材料からなるもの等を用いる。
剤としては、後述するような研磨溶液に混在する同一材
料からなる砥粒の粒径を変化させたもの、あるいは、そ
れぞれの砥粒が異なる材料からなるもの等を用いる。
【００３５】本発明において、各研磨工具回転駆動機構
兼加圧機構をそれぞれ回転速度および／または加圧力を
可変のものとすることにより、被加工物の被研磨面の種
類や材質に対応した適正回転速度で回転させたり、適正
加工圧を与えることができる。
兼加圧機構をそれぞれ回転速度および／または加圧力を
可変のものとすることにより、被加工物の被研磨面の種
類や材質に対応した適正回転速度で回転させたり、適正
加工圧を与えることができる。
【００３６】また、本発明の研磨方法により研磨するに
好適な被加工物としては、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、Ｉｎ
Ｐ等の半導体ウエハ、または、表面上に複数の島状の半
導体領域が形成された石英やガラス基板が挙げられる。
いずれも、フォトリソグラフィーによりパターニングさ
れた配線や絶縁領域を形成するために、平坦な面が要求
されるものである。よって、被研磨面は、絶縁膜または
金属膜あるいはそれらが混在した面になっている。
好適な被加工物としては、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、Ｉｎ
Ｐ等の半導体ウエハ、または、表面上に複数の島状の半
導体領域が形成された石英やガラス基板が挙げられる。
いずれも、フォトリソグラフィーによりパターニングさ
れた配線や絶縁領域を形成するために、平坦な面が要求
されるものである。よって、被研磨面は、絶縁膜または
金属膜あるいはそれらが混在した面になっている。
【００３７】本発明の研磨工具の研磨面としては、不織
布、発泡ポリウレタン等のパッドの表面を利用すること
が望ましい。
布、発泡ポリウレタン等のパッドの表面を利用すること
が望ましい。
【００３８】本発明に用いられる研磨剤としては、微粒
子を含む液体が望ましく、具体的には、微粒子としては
シリカ（ＳｉＯ2 ）、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸化マ
ンガン（ＭｎＯ2 ）、酸化セリウム（ＣｅＯ）等が挙げ
られ、液体としてはＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｈ2 Ｏ2 等が挙
げられる。
子を含む液体が望ましく、具体的には、微粒子としては
シリカ（ＳｉＯ2 ）、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸化マ
ンガン（ＭｎＯ2 ）、酸化セリウム（ＣｅＯ）等が挙げ
られ、液体としてはＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｈ2 Ｏ2 等が挙
げられる。
【００３９】微粒子の粒径は８ｎｍ〜５０ｎｍが好まし
く、例えば、ＫＯＨのｐＨを変化させることで粒子の凝
集の度合いを制御できる。
く、例えば、ＫＯＨのｐＨを変化させることで粒子の凝
集の度合いを制御できる。
【００４０】半導体表面の研磨の際には、シリカ分散水
酸化ナトリウム溶液が好ましく、絶縁膜の研磨の際には
シリカ分散水酸化カリウム溶液が好ましく、タングステ
ン等の金属膜の研磨の際にはアルミナや酸化マンガン分
散の過酸化水素水が好ましいものである。
酸化ナトリウム溶液が好ましく、絶縁膜の研磨の際には
シリカ分散水酸化カリウム溶液が好ましく、タングステ
ン等の金属膜の研磨の際にはアルミナや酸化マンガン分
散の過酸化水素水が好ましいものである。
【００４１】例えば、半導体表面の研磨の場合、研磨剤
としてシリカ分散ＮａＯＨ水溶液を用いると、シリコン
表面がＮａＯＨと反応し反応生成分であるＮａ2 ＳｉＯ
3 層を作る。これをシリカと研磨パッドによる機械的研
磨により除去し、新たなシリコン表面を露出させること
で、反応が進行する。このようなメカニズムが化学機械
研磨と呼ばれる由縁である。
としてシリカ分散ＮａＯＨ水溶液を用いると、シリコン
表面がＮａＯＨと反応し反応生成分であるＮａ2 ＳｉＯ
3 層を作る。これをシリカと研磨パッドによる機械的研
磨により除去し、新たなシリコン表面を露出させること
で、反応が進行する。このようなメカニズムが化学機械
研磨と呼ばれる由縁である。
【００４２】
【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、次に記載するような効果を奏する。
で、次に記載するような効果を奏する。
【００４３】被加工物を支持して回転させる回転テーブ
ルの回転速度に対して研磨工具の回転速度を等しくする
必要がないため、被加工物の種類や被研磨面の材質等に
対応して研磨工具の回転速度を任意に設定することが可
能となり効率的な研磨ができる。
ルの回転速度に対して研磨工具の回転速度を等しくする
必要がないため、被加工物の種類や被研磨面の材質等に
対応して研磨工具の回転速度を任意に設定することが可
能となり効率的な研磨ができる。
【００４４】また、化学機械研磨装置の運転を中断する
ことなく、供給する研磨剤の種類を変えるだけで研磨中
に研磨条件を変化させることができるため、長時間にわ
たって安定した化学機械研磨を行なうことができ、生産
性が著しく向上する。
ことなく、供給する研磨剤の種類を変えるだけで研磨中
に研磨条件を変化させることができるため、長時間にわ
たって安定した化学機械研磨を行なうことができ、生産
性が著しく向上する。
【図１】本発明の化学機械研磨装置の一実施例の模式斜
視図である。
視図である。
【図２】従来の化学機械研磨装置の一例を示す模式斜視
図である。
図である。
【図３】従来の化学機械研磨装置の他の例を示す模式平
面図である。
面図である。
１ 回転テーブル １ａ 回転テーブル回転駆動機構 ２ 研磨工具 ２ａ 研磨パッド ３ 回転ブラシ ３ａ ブラシ毛 ３ｂ スクラバ回転駆動機構兼加圧機構 ４ 研磨剤供給機構 ４ａ 支持部材 ４ｂ 回転軸 ５ａ 第１の研磨剤タンク ５ｂ 第２の研磨剤タンク ６ａ 第１のノズル ６ｂ 第２のノズル ７ 研磨工具揺動機構 ８ スクラバ機構 ８ａ スクラバ揺動機構 ９ 検出装置 ９ａ 検出装置走査機構
Claims (8)
- 【請求項１】 被加工物の被研磨面と、前記被研磨面に
所定の加工圧を与えた状態で当接された研磨工具の研磨
面との間に研磨剤を供給しつつ研磨を行なう化学機械研
磨装置において、 回転テーブル回転駆動機構によって回転される被加工物
を保持して回転させるための回転テーブルと、回転駆動
機構によって回転されるとともに加圧機構によって軸方
向へ直線移動される研磨工具を支持して回転テーブルの
径方向へ揺動させるための研磨工具揺動機構と、種類の
異なる複数の研磨剤の中の一つを逐次選択して前記回転
テーブルに保持された被加工物の被研磨面上に供給する
ための研磨剤供給機構を備えたことを特徴とする化学機
械研磨装置。 - 【請求項２】 被加工物の被研磨面上の研磨剤および／
または異物を除去するためのスクラバ揺動機構を設けた
ことを特徴とする請求項１記載の化学機械研磨装置。 - 【請求項３】 スクラバ機構が、回転テーブルの径方向
へ揺動するスクラバ揺動機構を備え、前記スクラバ揺動
機構にスクラバ回転駆動機構によって回転されるととも
に加圧機構によって軸方向へ直線移動される回転ブラシ
が支持されていることを特徴とする請求項２記載の化学
機械研磨装置。 - 【請求項４】 被加工物の被研磨面と、前記被研磨面に
所定の加工圧を与えた状態で当接された研磨工具の研磨
面との間に研磨剤を供給しつつ研磨を行なう化学機械研
磨方法において、 前記被加工物の研磨中において、供給する研磨剤を、種
類の異なる複数の研磨剤の中から一つを逐次選択して変
更することを特徴とする化学機械研磨方法。 - 【請求項５】 種類の異なる複数の研磨剤は、それぞれ
同一の材料からなる砥粒の粒径が異なるものからなるこ
とを特徴とする請求項４記載の化学機械研磨方法。 - 【請求項６】 被加工物は、半導体であることを特徴と
する請求項４または５記載の化学機械研磨方法。 - 【請求項７】 被加工物は、表面に絶縁膜および／また
は金属膜が形成された被研磨面を有することを特徴とす
る請求項４または５記載の化学機械研磨方法。 - 【請求項８】 被研磨面に微粒子を含むアルカリ性の液
体を供給することを特徴とする請求項４ないし７いずれ
か１項記載の化学機械研磨方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18835596A JPH1015808A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 化学機械研磨装置および方法 |
| US08/883,628 US6162112A (en) | 1996-06-28 | 1997-06-26 | Chemical-mechanical polishing apparatus and method |
| KR1019970028605A KR100261404B1 (ko) | 1996-06-28 | 1997-06-28 | 화학-기계식 연마 장치 및 연마 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18835596A JPH1015808A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 化学機械研磨装置および方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1015808A true JPH1015808A (ja) | 1998-01-20 |
Family
ID=16222182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18835596A Pending JPH1015808A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 化学機械研磨装置および方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1015808A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006324417A (ja) * | 2005-05-18 | 2006-11-30 | Sumco Corp | ウェーハ研磨装置及びウェーハ研磨方法 |
| CN115972078A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-04-18 | 西安奕斯伟材料科技股份有限公司 | 一种用于对硅片进行双面研磨的装置及方法 |
-
1996
- 1996-06-28 JP JP18835596A patent/JPH1015808A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006324417A (ja) * | 2005-05-18 | 2006-11-30 | Sumco Corp | ウェーハ研磨装置及びウェーハ研磨方法 |
| US7717768B2 (en) | 2005-05-18 | 2010-05-18 | Sumco Corporation | Wafer polishing apparatus and method for polishing wafers |
| JP4524643B2 (ja) * | 2005-05-18 | 2010-08-18 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | ウェーハ研磨方法 |
| CN115972078A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-04-18 | 西安奕斯伟材料科技股份有限公司 | 一种用于对硅片进行双面研磨的装置及方法 |
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