JPH10175155A - 研磨装置 - Google Patents

研磨装置

Info

Publication number
JPH10175155A
JPH10175155A JP33337496A JP33337496A JPH10175155A JP H10175155 A JPH10175155 A JP H10175155A JP 33337496 A JP33337496 A JP 33337496A JP 33337496 A JP33337496 A JP 33337496A JP H10175155 A JPH10175155 A JP H10175155A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polishing
pad
wafer
polishing pad
dresser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP33337496A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Kimura
剛 木村
Hidefumi Ito
秀文 伊藤
Yuichiro Taguma
祐一郎 田熊
Nobuhiro Konishi
信博 小西
Shinichiro Mitani
真一郎 三谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP33337496A priority Critical patent/JPH10175155A/ja
Publication of JPH10175155A publication Critical patent/JPH10175155A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨用加圧ヘッドとは別に設けたドレッシン
グ機構により研磨パッドをドレッシングするため装置が
大型になるほか、スループットが制約されたり研磨速度
が不安定になったりする。 【解決手段】 研磨用加圧ヘッド自身にドレッシング機
能を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は研磨装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は一般に使われている研磨装置の概
略構成図である。同図中、51は加圧ヘッドの本体、5
2はその厚み方向に通気孔58を複数個設けた剛性板、
53は低剛性の合成樹脂から成り且つ、剛性板に設けら
れた通気孔58と一致するように配列された通気孔59
を有する加圧用パッド、54はSiウエハ55が研磨中
に加圧用ヘッド51から外れないように設けられたスト
ッパ、56は研磨盤57に貼り付けられた研磨パッドを
それぞれ示す。Siウエハ55は加圧ヘッド51に通気
孔からの真空吸引により装着された後、研磨パッド56
上に押し付けられる。研磨圧力は加圧ヘッド51から剛
性板52、加圧用パッド53を介してSiウエハ55に
加えられる。Siウエハ55は加圧ヘッドと共に回転
し、同じく回転する研磨盤57の研磨パッド56に押さ
えつけながら研磨される。
【0003】図6は高密度半導体集積回路素子の断面図
を示した。この素子構造を形成するプロセスの過程で金
属膜62や絶縁膜63のパターン形成等によってSiウ
エハ61の表面は複雑な凹凸が生ずる。この凹凸によっ
て生じる段差64はその上に引き続きパターン65の形
成を行う場合、リソグラフィプロセスでのパターン転写
で焦点深度に余裕がなく解像度不足になったり、凹凸の
段差部で金属配線膜が欠損したりする為、所望の高密度
半導体集積回路が作成できない場合があった。この欠点
を解決するためSiウエハ表面を研磨パッドを貼り付け
た研磨定盤に押し付けて摺動させることによって表面に
形成された凹凸を研磨し平坦にする方法が採用され始め
ている。(文献: IBM J. RES. DEVELOP. VOL.39 NO.4
P419 JULY 1995) この場合、表面に形成された凹凸の
段差は高々2μm程度と小さいため制御すべき研磨量の
精度は0.1μm以下が要求され、かつ、Siウエハの
全面に亘って同様の精度で均一に研磨することが必要で
ある。
【0004】研磨による従来の高密度半導体回路素子の
表面に形成された凹凸を平坦化する方法の例を第7図に
より説明する。
【0005】図7中の(a)〜(f)は各工程の順位を
示したものである。図中、71はSiウエハ、72は前
工程で発生した配線層、73は層間絶縁膜、74は層間
絶縁膜に開けられたスル−ホール、75、75’、76
はタングステンやアルミニュウム等で構成された配線層
をそれぞれ示す。
【0006】まず、(a)の工程ではSiウエハ71の
表面層にトランジスタ等の能動素子、電荷蓄積用キャパ
シタ、抵抗素子など(いずれも図示せず)を形成した
後、それらを互いに接続する配線層72を形成する。こ
のときSiウエハ71の表面には配線層72の厚み分の
凸部が生じる。(b)の工程では前記配線層82を覆う
ようにCVD法(化学気相成長法)等によりSiO2や
Si3N4などの層間絶縁膜83を積層させる。このとき
大略、前記配線層72の厚み分の凸部が前記層間絶縁膜
73の表面に残留する。(c)の工程では従来から知ら
れている研磨方法により層間絶縁膜73の表面層を研磨
し平坦化する。(d)の工程では前記配線層72の表面
が一部露出するように前記層間絶縁膜73にスルーホー
ル74を設けた後、CVD法やスパッタ法等によりスル
ーホール74を埋めるようにタングステン等の配線層7
5を形成する。(e)の工程では従来の研磨方法により
スルーホール74に埋め込まれた配線層75’のみを残
し、層間絶縁膜73の表面に積層された配線層75を研
磨除去する。(f)の工程では層間絶縁膜73の表面全
面に導電体膜を積層しパターニングすることによって配
線層76を形成する。この段階で下層の配線層72と上
層の配線層76はスルーホール74を介して電気的に接
続されることになる。また、(a)〜(f)の工程を同
様に繰り返すことにより所望の多層配線を有する集積回
路が形成できる。
【0007】この工程のうち、(c)と(e)での研磨
による平坦化工程で要求される基本的性能としては凹凸
の平坦化特性、Siウエハ全体の研磨量均一性、および
研磨速度とその安定性が挙げられる。この内、平坦化特
性は使用する研磨パッドの機械的材料特性、研磨量均一
性はウエハ加圧方式で大略、決定されるのに対して、研
磨速度とその安定性は研磨砥粒の材質や加圧力、摺動速
度などの研磨条件に加えて研磨パッドの表面状態に強く
依存する。特にこの研磨パッドの表面状態は研磨中に変
化するため研磨速度を一定に保つには格別の工夫が必要
で、通常、Siウエハ研磨用の加圧ヘッドとは別にダイ
ヤモンド粒子を埋め込んだ円盤を研磨パッドに摺動させ
て研磨処理毎や研磨中に研磨パッド表面を整形させてい
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】図3および、図4に従
来の方法の概要を示す。
【0009】従来の研磨パッドのドレッシング方法には
図3に示すような大型のドレッシング用円盤31を回転
と揺動を加えながら研磨パッド32をドレッシングする
方法や第4図に示すように小型のドレッシング用円盤4
1をアーム機構43により研磨パッド42の全面を可変
速で揺動させる方法が適用されている。この場合、ドレ
ッシングのタイミングはウエハ研磨とドレッシングを同
時に行う同時ドレッシングか、研磨前後のウエハ搬送の
空き時間に行う間欠ドレッシングがある。前者の場合は
研磨パッドが常にドレッシングされるため安定な研磨速
度が得られる反面、装置が大型になったり複雑になった
りする。また、後者の場合は研磨中に研磨速度が劣化す
るため、必ずしも安定な研磨速度が得られないほか、ド
レッシング時間が単独で必要なため研磨装置のスループ
ットが遅くなる問題があった。
【0010】本発明の目的は、安定な研磨速度が得られ
且つスループットの高い研磨装置を得ることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の研磨装置に於い
て、前記加圧ヘッド自身にドレッシング機能を具備させ
ることによってSiウエハの研磨中に研磨パッドをドレ
ッシングする。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の詳細を以下、実施例を用
いて説明する。
【0013】(実施例1)図1は本発明の研磨装置の断
面図である。同図中1は加圧ヘッドの本体で一つの研磨
定盤7に二つ設けられている(一方のみ図示)。2はそ
の厚み方向に直径約2mmの通気孔8を複数設けた剛性
板、3はポリウレタン樹脂の発泡体から成るSiウエハ
保持用のバッキングパッド、4はSiウエハ5が研磨中
に加圧用ヘッド1から外れないように設けられたストッ
パ、6は研磨定盤7に貼り付けられた研磨パッド、10
は本発明に係るリング状のドレッサ、11はドレッサ1
0を保持し、かつ、研磨パッド6へ所定の圧力で押付け
るために設けられたばね機構をそれぞれ示す。主研磨圧
力は加圧ヘッド1から剛性板2、及びバッキングパッド
3を介してSiウエハ5に加えられる。Siウエハ5は
加圧ヘッド1と共に回転し、同じく回転する研磨盤7の
研磨パッド6に押えつけられながら研磨される。このと
き、ドレッサ10は加圧ヘッド1からSiウエハ5に加
えられる圧力とは別個にバネ機構11で決まる圧力で研
磨パッド6に押付けられる。本実施例ではこのドレッシ
ング圧力を約100g/cm2とした。バッキングパッ
ド3の中央部分には剛性板2に設けられた通気孔8の一
部と通ずる穴9が設けられ、Siウエハを剛性板の加圧
面に装着する際の真空吸引穴として用いた。
【0014】図2は本発明の効果を示すプラズマ化学気
層成長法で形成したSiO2膜を研磨した時の研磨速度
安定性の特性線図であり、図中の特性線aは本発明、特
性線bは従来方法の内の同時ドレッシング法、特性線c
は間欠ドレッシング法の場合を夫々、示す。いずれの場
合も一つの定盤に対し二つの研磨ヘッドを有し、2枚の
Siウエハを同時に研磨した結果で、図中には1ウエハ
1点で表示してある。なお研磨パッドには発泡ポリウレ
タン製のIC1000(米国ロデール社商品名、パッド
厚1.2mm)を用いた。同図より従来、±5%以上の
研磨速度変動があったものが、本発明では±2%以下の
変動に改善されていることが判る。
【0015】なお、ここで用いたダイヤモンドドレッサ
の形状は円筒端面のもので全面にダイヤモンド粒子が含
有しているものであるが、円筒端面の一部を例えば螺旋
状に切り欠いた形状のドレッサを用いた場合の方がSi
ウエハへの研磨剤の供給が良いため研磨速度が前記実施
例の場合よりも改善されることが発明者らの実験により
明らかとなっている。
【0016】以上の実施例では酸化膜の研磨について述
べたが、金属膜の研磨に際してもSUBA400(米国
ロデール社商品名)研磨パッドとナイロンブラシ製ドレ
ッサとの組合せで同様の研磨速度安定性の改善が得られ
ることが実験的に明らかとなっている。
【0017】
【発明の効果】これによって従来個別に装備する必要が
あったドレッシング機構が不要となり研磨装置の小型化
が可能となる。また、個別のドレッシング時間が不要と
なるため単位時間当りのウエハ処理可能枚数、すなわ
ち、スループットが大幅に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の研磨装置の断面図。
【図2】本発明と従来法との研磨の特性図。
【図3】従来研磨装置の説明図。
【図4】従来研磨装置の第2の説明図。
【図5】研磨装置の一般的な断面図。
【図6】半導体集積回路素子の断面図。
【図7】半導体集積回路素子の形成プロセスを表わすモ
デルの工程図。
【符号の説明】
1…加圧ヘッド本体、2…剛性板、3…バッキングパッ
ド、4…ストッパ、5…Siウエハ、6…研磨パッド、
7…研磨盤、8…通気孔、9…孔、10ドレッサ、11
…ばね機構。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小西 信博 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 三谷 真一郎 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】円盤状材料を研磨定盤に張付けられた研磨
    パッドに加圧ヘッドを介して押えつけ、前記円盤状材料
    の表面を研磨する研磨装置に於いて、前記加圧ヘッドの
    最外周部に研磨パッドの表面を整形するドレッサを設け
    たことを特徴とする研磨装置。
  2. 【請求項2】請求項1に於いて、前記円盤状材料の外周
    端に近接し前記円盤状材料が研磨中に離脱しないように
    加圧ヘッドに設けられた略リング状のガードリングの前
    記研磨パッドに対向する面の少なくとも一部をダイヤモ
    ンドドレッサまたはブラシドレッサとすることによって
    前記円盤状材料を研磨すると同時に前記研磨パッドの表
    面をドレッシングする研磨装置。
  3. 【請求項3】請求項1に於いて、前記ガードリングの研
    磨パッドとは反対側の面と研磨ヘッドとの間に弾性体を
    介在させることによって研磨中の前記ドレッサと研磨パ
    ッドとの接触圧力を調整するようにした研磨装置。
  4. 【請求項4】請求項1または2に於いて、前記ガードリ
    ングの研磨パッド対向面側に複数の溝を設けた研磨装
    置。
JP33337496A 1996-12-13 1996-12-13 研磨装置 Pending JPH10175155A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33337496A JPH10175155A (ja) 1996-12-13 1996-12-13 研磨装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33337496A JPH10175155A (ja) 1996-12-13 1996-12-13 研磨装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10175155A true JPH10175155A (ja) 1998-06-30

Family

ID=18265403

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP33337496A Pending JPH10175155A (ja) 1996-12-13 1996-12-13 研磨装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10175155A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6672945B1 (en) 1999-08-20 2004-01-06 Ebara Corporation Polishing apparatus and dressing method
KR100481553B1 (ko) * 2002-06-25 2005-04-07 동부아남반도체 주식회사 평탄화 장치
KR100744257B1 (ko) 2005-12-28 2007-07-30 동부일렉트로닉스 주식회사 씨엠피장치의 캐리어헤드

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6672945B1 (en) 1999-08-20 2004-01-06 Ebara Corporation Polishing apparatus and dressing method
KR100481553B1 (ko) * 2002-06-25 2005-04-07 동부아남반도체 주식회사 평탄화 장치
KR100744257B1 (ko) 2005-12-28 2007-07-30 동부일렉트로닉스 주식회사 씨엠피장치의 캐리어헤드

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6261157B1 (en) Selective damascene chemical mechanical polishing
JP3334139B2 (ja) 研磨装置
US6582282B2 (en) Chemical mechanical polishing with multiple polishing pads
JP3295888B2 (ja) ケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサ
US7201636B2 (en) Chemical mechanical polishing a substrate having a filler layer and a stop layer
JP2738392B1 (ja) 半導体装置の研磨装置及び研磨方法
JP2000301454A (ja) 化学的機械研磨プロセス及びその構成要素
US20010000586A1 (en) Technique for chemical mechanical polishing silicon
JPH10180618A (ja) Cmp装置の研磨パッドの調整方法
JPH07299736A (ja) 研磨装置
JPH10329007A (ja) 化学的機械研磨装置
JP3152188B2 (ja) 研磨パッド
US6218306B1 (en) Method of chemical mechanical polishing a metal layer
JP2870537B1 (ja) 研磨装置及び該装置を用いる半導体装置の製造方法
JP2003303793A (ja) 研磨装置および半導体装置の製造方法
JP3552845B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH10175155A (ja) 研磨装置
JPH0963995A (ja) 研磨装置およびそれを用いた研磨方法
JP3326841B2 (ja) 研磨装置
JPH0722362A (ja) 半導体基板を研磨する方法
JP2000094310A (ja) 被研磨基板の保持装置、基板の研磨方法及び半導体装置の製造方法
JPH05146969A (ja) 半導体基板上に形成された誘電体層を研磨する装置
JPH10256201A (ja) 半導体の製造方法
JP2000237950A (ja) 半導体ウェハーの研磨パッド及び半導体装置の製造方法
JPH097984A (ja) 半導体装置の製造方法およびそれに使用される研磨装置