JPH10180615A - 半導体装置の製造方法、研磨方法および砥石 - Google Patents
半導体装置の製造方法、研磨方法および砥石Info
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- JPH10180615A JPH10180615A JP34791996A JP34791996A JPH10180615A JP H10180615 A JPH10180615 A JP H10180615A JP 34791996 A JP34791996 A JP 34791996A JP 34791996 A JP34791996 A JP 34791996A JP H10180615 A JPH10180615 A JP H10180615A
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- polishing cloth
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- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｍｎ酸化物を使ったＣＭＰ法に適した研磨布
ドレスのための砥石、およびかかる砥石をドレスに使っ
た研磨方法および半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 研磨布のドレス工程を、前記Ｍｎ酸化物
に対して化学的に安定なバインダ層により砥粒を保持し
た砥石により実行する。
ドレスのための砥石、およびかかる砥石をドレスに使っ
た研磨方法および半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 研磨布のドレス工程を、前記Ｍｎ酸化物
に対して化学的に安定なバインダ層により砥粒を保持し
た砥石により実行する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に半導体装置の
製造に関し、特に研磨剤を使った化学機械研磨工程を含
む半導体装置の製造方法、およびかかる化学機械研磨工
程で使われる研磨剤に関する。
製造に関し、特に研磨剤を使った化学機械研磨工程を含
む半導体装置の製造方法、およびかかる化学機械研磨工
程で使われる研磨剤に関する。
【０００２】半導体装置の微細化に伴い、多層配線構造
が一般的に使われるようになっているが、かかる多層配
線構造では凹凸が生じやすく、このため平坦化が重要な
技術になる。従来、平坦化はＳＯＧ層の形成や、ＰＳＧ
あるいはＢＰＳＧ等の低融点ガラス層のリフローにより
なされていたが、サブミクロンルールで形成される超微
細化半導体装置では、開口数の大きい超高解像度露光系
の使用に伴い、焦点深度の問題が非常に厳しくなる。こ
のため、従来の方法による平坦化では不十分で、化学機
械研磨（ＣＭＰ）法を使った平坦化を行う必要に迫られ
ている。
が一般的に使われるようになっているが、かかる多層配
線構造では凹凸が生じやすく、このため平坦化が重要な
技術になる。従来、平坦化はＳＯＧ層の形成や、ＰＳＧ
あるいはＢＰＳＧ等の低融点ガラス層のリフローにより
なされていたが、サブミクロンルールで形成される超微
細化半導体装置では、開口数の大きい超高解像度露光系
の使用に伴い、焦点深度の問題が非常に厳しくなる。こ
のため、従来の方法による平坦化では不十分で、化学機
械研磨（ＣＭＰ）法を使った平坦化を行う必要に迫られ
ている。
【０００３】
【従来の技術】従来のＣＭＰ法においては、アルミナや
コロイダルシリカが研磨剤として一般的に使われていた
が、これらの研磨剤は高価であり、さらに複雑な洗浄工
程が必要で、研磨工程の費用を増大させる大きな要因と
なっていた。また、これらの研磨剤は液体酸化剤である
Ｈ2 Ｏ2 と共に使う必要があり、例えば微細なコンタク
トホールや溝を埋めるＷ等の導体に適用して研磨を行っ
た場合、このような微細な凹部を埋める導体の中央部に
形成されるシームが侵食され、上層に形成される配線パ
ターンとのコンタクトが不良になる問題があった。
コロイダルシリカが研磨剤として一般的に使われていた
が、これらの研磨剤は高価であり、さらに複雑な洗浄工
程が必要で、研磨工程の費用を増大させる大きな要因と
なっていた。また、これらの研磨剤は液体酸化剤である
Ｈ2 Ｏ2 と共に使う必要があり、例えば微細なコンタク
トホールや溝を埋めるＷ等の導体に適用して研磨を行っ
た場合、このような微細な凹部を埋める導体の中央部に
形成されるシームが侵食され、上層に形成される配線パ
ターンとのコンタクトが不良になる問題があった。
【０００４】これに対し、本発明の発明者は、ＭｎＯ2
をはじめとするＭｎ酸化物がＣＭＰ法の砥粒として有効
であることを発見した。特に、ＭｎＯ2 は固体酸化剤と
して作用し、Ｗ等の導体パターン、あるいはＳｉ層やＳ
ｉ基板を研磨するのに適している。また、研磨条件を最
適化することにより、ＭｎＯ2 はＳｉＯ2 等の酸化膜も
研磨できることが確認されている。一方、Ｍｎ2 Ｏ3 あ
るいはＭｎ3 Ｏ4 は、ＳｉＯ2 膜を選択的に研磨する。
特に、特願平７−１６９０４８，特願平７−１６９０５
７，特願平８−１４９５２６，特願平８−１６７６２１
等を参照。
をはじめとするＭｎ酸化物がＣＭＰ法の砥粒として有効
であることを発見した。特に、ＭｎＯ2 は固体酸化剤と
して作用し、Ｗ等の導体パターン、あるいはＳｉ層やＳ
ｉ基板を研磨するのに適している。また、研磨条件を最
適化することにより、ＭｎＯ2 はＳｉＯ2 等の酸化膜も
研磨できることが確認されている。一方、Ｍｎ2 Ｏ3 あ
るいはＭｎ3 Ｏ4 は、ＳｉＯ2 膜を選択的に研磨する。
特に、特願平７−１６９０４８，特願平７−１６９０５
７，特願平８−１４９５２６，特願平８−１６７６２１
等を参照。
【０００５】かかるＣＭＰ工程は、一般に図８に示した
ような研磨装置１０を使い、研磨布１Ａを被せられ所定
の方向に所定の速度で回転する定盤１上において、研磨
剤を供給装置４から滴下しながら実行される。定盤１上
には、半導体装置が形成されたウェハ３を真空チャック
で保持する研磨ヘッド２が設けられ、研磨ヘッド２は前
記ウェハ３を所定方向に所定速度で回転させながら前記
定盤１上の研磨布１Ａに押しつける。
ような研磨装置１０を使い、研磨布１Ａを被せられ所定
の方向に所定の速度で回転する定盤１上において、研磨
剤を供給装置４から滴下しながら実行される。定盤１上
には、半導体装置が形成されたウェハ３を真空チャック
で保持する研磨ヘッド２が設けられ、研磨ヘッド２は前
記ウェハ３を所定方向に所定速度で回転させながら前記
定盤１上の研磨布１Ａに押しつける。
【０００６】図８を参照するに、研磨布１Ａは、一般的
には前記定盤１上に貼付けた不織布よりなるＳＵＢＡ４
００研磨布上に発泡ポリウレタンよりなるＩＣ１０００
研磨布をさらに被せた構成を有し、研磨剤は前記ＩＣ１
０００研磨布表面の凹凸中に保持されて被加工物である
ウェハ３に作用する。
には前記定盤１上に貼付けた不織布よりなるＳＵＢＡ４
００研磨布上に発泡ポリウレタンよりなるＩＣ１０００
研磨布をさらに被せた構成を有し、研磨剤は前記ＩＣ１
０００研磨布表面の凹凸中に保持されて被加工物である
ウェハ３に作用する。
【０００７】かかる研磨布を使ってＣＭＰ工程を実行す
る場合、研磨布１Ａ、特にウェハ３と直接に当接するＩ
Ｃ１０００研磨布の表面状態は、一般に研磨の進行と共
に変化し、これに伴って研磨特性も時間と共に変化して
しまう。例えば、市販のコロイダルシリカを研磨剤とし
て使って層間絶縁膜を研磨した場合、研磨速度は、時間
と共に急激に低下する。また、市販のアルミナ研磨剤に
よりＷ層を研磨した場合にも、研磨速度は時間と共に急
激に低下してしまう。
る場合、研磨布１Ａ、特にウェハ３と直接に当接するＩ
Ｃ１０００研磨布の表面状態は、一般に研磨の進行と共
に変化し、これに伴って研磨特性も時間と共に変化して
しまう。例えば、市販のコロイダルシリカを研磨剤とし
て使って層間絶縁膜を研磨した場合、研磨速度は、時間
と共に急激に低下する。また、市販のアルミナ研磨剤に
よりＷ層を研磨した場合にも、研磨速度は時間と共に急
激に低下してしまう。
【０００８】ＣＭＰ法では、研磨時間により研磨量を制
御しているため、このような研磨速度の変動は、得られ
る構造の膜厚の変動に直接に結びつく。図９は、ＭｎＯ
2 研磨剤を使って層間絶縁膜を研磨する際の研磨速度の
変化を、市販のコロイダルシリカ研磨剤で同じ層間絶縁
膜（ＳｉＯ2 ）を研磨した場合と比較して示す。
御しているため、このような研磨速度の変動は、得られ
る構造の膜厚の変動に直接に結びつく。図９は、ＭｎＯ
2 研磨剤を使って層間絶縁膜を研磨する際の研磨速度の
変化を、市販のコロイダルシリカ研磨剤で同じ層間絶縁
膜（ＳｉＯ2 ）を研磨した場合と比較して示す。
【０００９】図９を参照するに、○で示す市販のコロイ
ダルシリカ研磨剤を使った場合、研磨速度は時間と共に
急速に低下することを示す。これに対し、ＭｎＯ2 研磨
剤を使った場合、●で示すように、研磨速度が時間と共
に緩やかに増大する傾向があるのがわかる。
ダルシリカ研磨剤を使った場合、研磨速度は時間と共に
急速に低下することを示す。これに対し、ＭｎＯ2 研磨
剤を使った場合、●で示すように、研磨速度が時間と共
に緩やかに増大する傾向があるのがわかる。
【００１０】図１０は、Ｗ層をＭｎＯ2 研磨剤により研
磨した場合の、研磨速度の変化を、当初の研磨速度に対
する比の形で示す。図１０よりわかるように、ＭｎＯ2
研磨剤を使った場合でも、Ｗ層を研磨した場合には、研
磨速度は時間とともに、急激に低下するのがわかる。
磨した場合の、研磨速度の変化を、当初の研磨速度に対
する比の形で示す。図１０よりわかるように、ＭｎＯ2
研磨剤を使った場合でも、Ｗ層を研磨した場合には、研
磨速度は時間とともに、急激に低下するのがわかる。
【００１１】このような、研磨の進行に伴う研磨速度の
変化の問題を解決するため、従来より、研磨布の表面状
態を当初の状態に戻すために、ドレス工程が使われてい
る。ドレス工程では、研磨布の表面を、図１１に示すよ
うな、ダイヤモンド砥粒を保持する砥石で研磨し、当初
の研磨布の表面粗さを回復させる。より具体的には、図
８の研磨装置１０において、ウェハ３の研磨に先立っ
て、図１１の砥石１１を研磨ヘッド２に装着し、研磨布
１Ａの表面を研磨する。
変化の問題を解決するため、従来より、研磨布の表面状
態を当初の状態に戻すために、ドレス工程が使われてい
る。ドレス工程では、研磨布の表面を、図１１に示すよ
うな、ダイヤモンド砥粒を保持する砥石で研磨し、当初
の研磨布の表面粗さを回復させる。より具体的には、図
８の研磨装置１０において、ウェハ３の研磨に先立っ
て、図１１の砥石１１を研磨ヘッド２に装着し、研磨布
１Ａの表面を研磨する。
【００１２】図１１を参照するに、砥石１１はステンレ
ススチール等よりなるベース１２と、前記ベース１２上
に保持される、厚さが約３ｍｍのフェノール樹脂よりな
るバインダ層１３と、前記バインダ層１３中に保持され
た、径が２０〜１００μｍ程度のダイヤモンド砥粒１４
とより構成される。かかる砥石１１を図８の研磨装置１
０においてウェハ３の代わりに研磨ヘッド２に装着して
研磨布１Ａの研磨を行うことにより、ウェハ研磨後の研
磨布表面が、研磨前の状態に回復する。そこで、ウェハ
一枚一枚の研磨に先立って、前記砥石１１による研磨を
実行することにより、個々のウェハを効率よく、最適な
研磨布の表面状態で研磨することが可能になる。
ススチール等よりなるベース１２と、前記ベース１２上
に保持される、厚さが約３ｍｍのフェノール樹脂よりな
るバインダ層１３と、前記バインダ層１３中に保持され
た、径が２０〜１００μｍ程度のダイヤモンド砥粒１４
とより構成される。かかる砥石１１を図８の研磨装置１
０においてウェハ３の代わりに研磨ヘッド２に装着して
研磨布１Ａの研磨を行うことにより、ウェハ研磨後の研
磨布表面が、研磨前の状態に回復する。そこで、ウェハ
一枚一枚の研磨に先立って、前記砥石１１による研磨を
実行することにより、個々のウェハを効率よく、最適な
研磨布の表面状態で研磨することが可能になる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、研磨装置１
０においてＭｎＯ2 によりＷ層あるいはＳｉ基板を研磨
した後、研磨に使った研磨布を図１１の砥石によりドレ
スすると、ドレスされた研磨布を使って研磨されたＷ層
あるいはＳｉ基板表面には引っかき傷が生じることが見
出された。この原因を究明したところ、前記引っかき傷
の原因は、前記砥石１１上のダイヤモンド砥粒１４にあ
ることが判明した。
０においてＭｎＯ2 によりＷ層あるいはＳｉ基板を研磨
した後、研磨に使った研磨布を図１１の砥石によりドレ
スすると、ドレスされた研磨布を使って研磨されたＷ層
あるいはＳｉ基板表面には引っかき傷が生じることが見
出された。この原因を究明したところ、前記引っかき傷
の原因は、前記砥石１１上のダイヤモンド砥粒１４にあ
ることが判明した。
【００１４】より具体的に説明すると、研磨布のドレス
には、研磨装置１０において研磨剤を使わずに、水だけ
を流しながら砥石１１でドレスする場合と、砥石１１と
共にＭｎＯ2 研磨剤を使ってドレスする場合と、ＭｎＯ
2 研磨剤でＳｉウェハを研磨しながら同時に砥石１１を
使ってドレスする場合とがあるが、問題はＭｎＯ2 研磨
剤を使ってドレスをする場合にのみ生じること、またこ
の理由は、前記ダイヤモンド砥粒１４を保持するフェノ
ール樹脂バインダ層１３がＭｎＯ2 研磨剤により侵食さ
れ、その結果保持されたダイヤモンド砥粒１４の一部が
遊離し、被加工物に引っかき傷を生じることが判明し
た。
には、研磨装置１０において研磨剤を使わずに、水だけ
を流しながら砥石１１でドレスする場合と、砥石１１と
共にＭｎＯ2 研磨剤を使ってドレスする場合と、ＭｎＯ
2 研磨剤でＳｉウェハを研磨しながら同時に砥石１１を
使ってドレスする場合とがあるが、問題はＭｎＯ2 研磨
剤を使ってドレスをする場合にのみ生じること、またこ
の理由は、前記ダイヤモンド砥粒１４を保持するフェノ
ール樹脂バインダ層１３がＭｎＯ2 研磨剤により侵食さ
れ、その結果保持されたダイヤモンド砥粒１４の一部が
遊離し、被加工物に引っかき傷を生じることが判明し
た。
【００１５】一方、Ｍｎ2 Ｏ3 あるいはＭｎ3 Ｏ4 を砥
粒として使った場合には、この問題は生じない。そこ
で、本発明は、上記の課題を解決した、化学機械研磨工
程を含む半導体装置の製造方法、研磨方法、およびかか
る研磨方法で使われる砥石を提供することを概括的課題
とする。
粒として使った場合には、この問題は生じない。そこ
で、本発明は、上記の課題を解決した、化学機械研磨工
程を含む半導体装置の製造方法、研磨方法、およびかか
る研磨方法で使われる砥石を提供することを概括的課題
とする。
【００１６】本発明のより具体的な課題は、ＭｎＯ2 を
始めとするＭｎ酸化物よりなる研磨剤を使った研磨に先
立って行われる研磨布のドレスにおいて、ドレスに使わ
れる砥石から遊離した砥粒により、基板あるいは半導体
層等の被加工物が損傷することを防止できる砥石、およ
びかかる砥石を使ってドレスを行う工程を含む研磨方法
を提供することにある。
始めとするＭｎ酸化物よりなる研磨剤を使った研磨に先
立って行われる研磨布のドレスにおいて、ドレスに使わ
れる砥石から遊離した砥粒により、基板あるいは半導体
層等の被加工物が損傷することを防止できる砥石、およ
びかかる砥石を使ってドレスを行う工程を含む研磨方法
を提供することにある。
【００１７】本発明はまた、このような研磨方法を使っ
た半導体装置の製造方法を提供することを課題とする。
た半導体装置の製造方法を提供することを課題とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
請求項１に記載したように、Ｍｎ酸化物を使って、研磨
布上で被加工物を研磨する工程と、前記研磨工程の後、
前記研磨布をドレスする工程とを含む研磨方法におい
て、前記ドレス工程は、砥粒を、前記Ｍｎ酸化物に対し
て化学的に安定な樹脂材料よりなるバインダ層により基
台上に保持した構成の砥石により実行されることを特徴
とする研磨方法により、または請求項２に記載したよう
に、Ｍｎ酸化物を使って、研磨布上で被加工物を研磨す
る工程と、前記研磨工程の後、前記研磨布をドレスする
工程とを含む研磨方法において、前記ドレス工程は、砥
粒を金属材料よりなるバインダ層により基台上に保持し
た構成の砥石により実行されることを特徴とする研磨方
法により、または請求項３に記載したように、Ｍｎ酸化
物を使って、研磨布上で被加工物を研磨する工程と、前
記研磨工程の後、前記研磨布をドレスする工程とを含む
研磨方法において、前記ドレス工程は、セラミックスよ
りなる砥石により実行されることを特徴とする研磨方法
により、または請求項４に記載したように、前記セラミ
ックス砥石は刃を形成されており、前記ドレス工程の際
には、前記刃が前記研磨布表面を掃引することを特徴と
する請求項３記載の研磨方法により、または請求項５に
記載したように、研磨布をドレスする工程と、前記ドレ
ス工程の後、前記研磨布上でＭｎ酸化物を使って半導体
基板を研磨する工程とを含む半導体装置の製造方法にお
いて、前記ドレス工程は、砥粒を、前記Ｍｎ酸化物に対
して化学的に安定な樹脂材料よりなるバインダ層により
基台上に保持した構成の砥石により実行されることを特
徴とする半導体装置の製造方法により、または請求項６
に記載したように、研磨布をドレスする工程と、前記ド
レス工程の後、前記研磨布上でＭｎ酸化物を使って半導
体基板を研磨する工程とを含む半導体装置の製造方法に
おいて、前記ドレス工程は、砥粒を金属材料よりなるバ
インダ層により基台上に保持した構成の砥石により実行
されることを特徴とする半導体装置の製造方法により、
または請求項７に記載したように、研磨布をドレスする
工程と、前記ドレス工程の後、前記研磨布上でＭｎ酸化
物を使って半導体基板を研磨する工程とを含む半導体装
置の製造方法において、前記ドレス工程は、セラミック
スよりなる砥石により実行されることを特徴とする半導
体装置の製造方法により、または請求項８に記載したよ
うに、前記セラミックス砥石は刃を形成されており、前
記ドレス工程の際には、前記刃が前記研磨布表面を掃引
することを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造
方法により、または請求項９に記載したように、基台
と、前記基台上に形成されたバインダ層と、前記バイン
ダ層中に保持された砥粒とよりなる砥石において、前記
バインダ層はＭｎ酸化物に対して化学的に安定な材料よ
りなることを特徴とする砥石により、解決する。
請求項１に記載したように、Ｍｎ酸化物を使って、研磨
布上で被加工物を研磨する工程と、前記研磨工程の後、
前記研磨布をドレスする工程とを含む研磨方法におい
て、前記ドレス工程は、砥粒を、前記Ｍｎ酸化物に対し
て化学的に安定な樹脂材料よりなるバインダ層により基
台上に保持した構成の砥石により実行されることを特徴
とする研磨方法により、または請求項２に記載したよう
に、Ｍｎ酸化物を使って、研磨布上で被加工物を研磨す
る工程と、前記研磨工程の後、前記研磨布をドレスする
工程とを含む研磨方法において、前記ドレス工程は、砥
粒を金属材料よりなるバインダ層により基台上に保持し
た構成の砥石により実行されることを特徴とする研磨方
法により、または請求項３に記載したように、Ｍｎ酸化
物を使って、研磨布上で被加工物を研磨する工程と、前
記研磨工程の後、前記研磨布をドレスする工程とを含む
研磨方法において、前記ドレス工程は、セラミックスよ
りなる砥石により実行されることを特徴とする研磨方法
により、または請求項４に記載したように、前記セラミ
ックス砥石は刃を形成されており、前記ドレス工程の際
には、前記刃が前記研磨布表面を掃引することを特徴と
する請求項３記載の研磨方法により、または請求項５に
記載したように、研磨布をドレスする工程と、前記ドレ
ス工程の後、前記研磨布上でＭｎ酸化物を使って半導体
基板を研磨する工程とを含む半導体装置の製造方法にお
いて、前記ドレス工程は、砥粒を、前記Ｍｎ酸化物に対
して化学的に安定な樹脂材料よりなるバインダ層により
基台上に保持した構成の砥石により実行されることを特
徴とする半導体装置の製造方法により、または請求項６
に記載したように、研磨布をドレスする工程と、前記ド
レス工程の後、前記研磨布上でＭｎ酸化物を使って半導
体基板を研磨する工程とを含む半導体装置の製造方法に
おいて、前記ドレス工程は、砥粒を金属材料よりなるバ
インダ層により基台上に保持した構成の砥石により実行
されることを特徴とする半導体装置の製造方法により、
または請求項７に記載したように、研磨布をドレスする
工程と、前記ドレス工程の後、前記研磨布上でＭｎ酸化
物を使って半導体基板を研磨する工程とを含む半導体装
置の製造方法において、前記ドレス工程は、セラミック
スよりなる砥石により実行されることを特徴とする半導
体装置の製造方法により、または請求項８に記載したよ
うに、前記セラミックス砥石は刃を形成されており、前
記ドレス工程の際には、前記刃が前記研磨布表面を掃引
することを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造
方法により、または請求項９に記載したように、基台
と、前記基台上に形成されたバインダ層と、前記バイン
ダ層中に保持された砥粒とよりなる砥石において、前記
バインダ層はＭｎ酸化物に対して化学的に安定な材料よ
りなることを特徴とする砥石により、解決する。
【００１９】本発明では、バインダ層がＭｎ酸化物に対
して化学的に安定であるため、砥粒がドレス工程で砥石
から遊離することがなく、被加工物が、研磨の際にこの
ような遊離した砥粒により傷つけられることがない。
して化学的に安定であるため、砥粒がドレス工程で砥石
から遊離することがなく、被加工物が、研磨の際にこの
ような遊離した砥粒により傷つけられることがない。
【００２０】
［実施例１］以下、本発明の第１実施例を、図１
（Ａ），（Ｂ）を参照しながら説明する。ただし、図１
（Ａ）は、本発明の第１実施例による砥石の構成を示す
断面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の砥石を製造す
る工程を示す図である。
（Ａ），（Ｂ）を参照しながら説明する。ただし、図１
（Ａ）は、本発明の第１実施例による砥石の構成を示す
断面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の砥石を製造す
る工程を示す図である。
【００２１】図１（Ａ）を参照するに、砥石２１は、図
１１の砥石１１と類似した構成を有し、ステンレススチ
ール等よりなるベース２２と、前記ベース２２上に保持
される、厚さが約１．５ｍｍのアクリル樹脂よりなるバ
インダ層２３と、前記バインダ層２３中に保持された、
径が２０〜１００μｍ程度のダイヤモンド砥粒２４とよ
り構成される。かかる砥石２１を図８の研磨装置２０に
おいてウェハ３の代わりに研磨ヘッド２に装着して研磨
布１Ａのドレスを行うことにより、ウェハ研磨後の研磨
布表面が、研磨前の状態に回復する。そこで、ウェハ一
枚一枚の研磨に先立って、前記砥石２１によるドレスを
前記研磨布１Ａに対して実行することにより、個々のウ
ェハを効率よく、最適な研磨布の表面状態で研磨するこ
とが可能になる。その際、本実施例では、砥石２１のバ
インダ層２２がＭｎ酸化物に対して安定なアクリル樹脂
より形成されているため、研磨布１Ａのドレスを行って
も、ダイヤモンド砥粒２４が遊離して基板を傷つけるこ
とがない。
１１の砥石１１と類似した構成を有し、ステンレススチ
ール等よりなるベース２２と、前記ベース２２上に保持
される、厚さが約１．５ｍｍのアクリル樹脂よりなるバ
インダ層２３と、前記バインダ層２３中に保持された、
径が２０〜１００μｍ程度のダイヤモンド砥粒２４とよ
り構成される。かかる砥石２１を図８の研磨装置２０に
おいてウェハ３の代わりに研磨ヘッド２に装着して研磨
布１Ａのドレスを行うことにより、ウェハ研磨後の研磨
布表面が、研磨前の状態に回復する。そこで、ウェハ一
枚一枚の研磨に先立って、前記砥石２１によるドレスを
前記研磨布１Ａに対して実行することにより、個々のウ
ェハを効率よく、最適な研磨布の表面状態で研磨するこ
とが可能になる。その際、本実施例では、砥石２１のバ
インダ層２２がＭｎ酸化物に対して安定なアクリル樹脂
より形成されているため、研磨布１Ａのドレスを行って
も、ダイヤモンド砥粒２４が遊離して基板を傷つけるこ
とがない。
【００２２】前記砥石２１は、図１（Ｂ）のように、水
冷ジャケット２５を設けられた型２６中において、ダイ
ヤモンド砥粒２４をメチルメタクリレート２７中に分散
させ、これに硬化触媒として過酸化ベンゾイルを０．０
１〜１．０ｗｔ％添加することにより、形成される。典
型的には、ダイヤモンド砥粒２４は、１０〜４０ｗｔ％
添加され、４０〜５０°Ｃの温度で６時間程度保持する
ことにより、図１（Ａ）の砥石２１が形成される。
冷ジャケット２５を設けられた型２６中において、ダイ
ヤモンド砥粒２４をメチルメタクリレート２７中に分散
させ、これに硬化触媒として過酸化ベンゾイルを０．０
１〜１．０ｗｔ％添加することにより、形成される。典
型的には、ダイヤモンド砥粒２４は、１０〜４０ｗｔ％
添加され、４０〜５０°Ｃの温度で６時間程度保持する
ことにより、図１（Ａ）の砥石２１が形成される。
【００２３】先にも説明したように、このようにして形
成されるアクリル樹脂層２３はＭｎＯ2 を含むＭｎ酸化
物に対して化学的に安定であり、ドレスを行っても保持
されている砥粒が遊離することはない。 ［実施例２］図２（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第２実施
例による砥石３１の構成およびその製造方法を示す。
成されるアクリル樹脂層２３はＭｎＯ2 を含むＭｎ酸化
物に対して化学的に安定であり、ドレスを行っても保持
されている砥粒が遊離することはない。 ［実施例２］図２（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第２実施
例による砥石３１の構成およびその製造方法を示す。
【００２４】図２（Ａ）を参照するに、砥石３１は、図
１１の砥石１１と類似した構成を有し、ステンレススチ
ール等の導体よりなるベース３２と、前記ベース３２上
に保持される、厚さが約１．５ｍｍのＮｉよりなる金属
バインダ層３３と、前記バインダ層３３中に保持され
た、径が２０〜１００μｍ程度のダイヤモンド砥粒３４
とより構成される。かかる砥石３１を図８の研磨装置２
０においてウェハ３の代わりに研磨ヘッド２に装着して
研磨布１Ａのドレスを行うことにより、ウェハ研磨後の
研磨布表面が、研磨前の状態に回復する。そこで、ウェ
ハ一枚一枚の研磨に先立って、前記砥石３１によるドレ
スを前記研磨布１Ａに対して実行することにより、個々
のウェハを効率よく、最適な研磨布の表面状態で研磨す
ることが可能になる。その際、本実施例では、砥石３１
のバインダ層３２がＭｎ酸化物に対して安定な金属より
形成されているため、研磨布１Ａのドレスを行っても、
ダイヤモンド砥粒３４が遊離して基板を傷つけることが
ない。
１１の砥石１１と類似した構成を有し、ステンレススチ
ール等の導体よりなるベース３２と、前記ベース３２上
に保持される、厚さが約１．５ｍｍのＮｉよりなる金属
バインダ層３３と、前記バインダ層３３中に保持され
た、径が２０〜１００μｍ程度のダイヤモンド砥粒３４
とより構成される。かかる砥石３１を図８の研磨装置２
０においてウェハ３の代わりに研磨ヘッド２に装着して
研磨布１Ａのドレスを行うことにより、ウェハ研磨後の
研磨布表面が、研磨前の状態に回復する。そこで、ウェ
ハ一枚一枚の研磨に先立って、前記砥石３１によるドレ
スを前記研磨布１Ａに対して実行することにより、個々
のウェハを効率よく、最適な研磨布の表面状態で研磨す
ることが可能になる。その際、本実施例では、砥石３１
のバインダ層３２がＭｎ酸化物に対して安定な金属より
形成されているため、研磨布１Ａのドレスを行っても、
ダイヤモンド砥粒３４が遊離して基板を傷つけることが
ない。
【００２５】図２（Ｂ）は、前記砥石３１の製造方法を
示す。図２（Ｂ）を参照するに、前記バインダ層３３は
電解槽３５中において、前記ダイヤモンド砥粒３４を分
散させたＮｉメッキ液３５Ａを使い、前記ベース３２上
に電解メッキをすることにより形成される。より具体的
には、前記電解槽３５中のメッキ液３５ＡにはＦｅ等よ
りなる陰極３６とＮｉよりなる陽極３７が挿入され、前
記陰極３６に負電圧を、また陽極３７に正電圧を、直流
電源３８から印加することにより、ダイヤモンド砥粒３
４を含んだＮｉバインダ層３３が前記ベース３２上に堆
積する。 ［実施例３］図３（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第３実施
例による砥石４１の構成を示す。ただし、図３（Ａ）は
砥石４１の正面図、図３（Ｂ）は断面図を示す。
示す。図２（Ｂ）を参照するに、前記バインダ層３３は
電解槽３５中において、前記ダイヤモンド砥粒３４を分
散させたＮｉメッキ液３５Ａを使い、前記ベース３２上
に電解メッキをすることにより形成される。より具体的
には、前記電解槽３５中のメッキ液３５ＡにはＦｅ等よ
りなる陰極３６とＮｉよりなる陽極３７が挿入され、前
記陰極３６に負電圧を、また陽極３７に正電圧を、直流
電源３８から印加することにより、ダイヤモンド砥粒３
４を含んだＮｉバインダ層３３が前記ベース３２上に堆
積する。 ［実施例３］図３（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第３実施
例による砥石４１の構成を示す。ただし、図３（Ａ）は
砥石４１の正面図、図３（Ｂ）は断面図を示す。
【００２６】図３（Ａ），（Ｂ）を参照するに、砥石４
１はアルミナよりなるディスク上のベース４２と、前記
ベース４２上に縦横に形成された溝４３とよりなり、隣
接する溝４３と４３との間には、互いに孤立した島状領
域４４が形成される。かかる構成によれば、砥石４１が
化学的に安定なアルミナ等のセラミックスで形成されて
いるため、研磨布のドレスを行ってもＭｎ酸化物との反
応が生じることはなく、ドレスの後でＳｉ基板を研磨し
ても、遊離した砥粒による引っかき傷が生じることはな
い。また、砥石４１では、ダイヤモンド砥粒のかわりに
前記島状領域４４を形成することにより、製造費用を安
くすることができる。砥石４１を構成するセラミックス
としては、アルミナ以外にも、例えば安定化あるいは部
分安定化ジルコニアや、ＳｉＣ，Ｓｉ3 Ｎ4 等を使うこ
ともできる。 ［実施例４］図４は、本発明の第４実施例によるナイフ
エッジ５１を使った研磨布１Ａのドレスを示す。
１はアルミナよりなるディスク上のベース４２と、前記
ベース４２上に縦横に形成された溝４３とよりなり、隣
接する溝４３と４３との間には、互いに孤立した島状領
域４４が形成される。かかる構成によれば、砥石４１が
化学的に安定なアルミナ等のセラミックスで形成されて
いるため、研磨布のドレスを行ってもＭｎ酸化物との反
応が生じることはなく、ドレスの後でＳｉ基板を研磨し
ても、遊離した砥粒による引っかき傷が生じることはな
い。また、砥石４１では、ダイヤモンド砥粒のかわりに
前記島状領域４４を形成することにより、製造費用を安
くすることができる。砥石４１を構成するセラミックス
としては、アルミナ以外にも、例えば安定化あるいは部
分安定化ジルコニアや、ＳｉＣ，Ｓｉ3 Ｎ4 等を使うこ
ともできる。 ［実施例４］図４は、本発明の第４実施例によるナイフ
エッジ５１を使った研磨布１Ａのドレスを示す。
【００２７】図４を参照するに、ナイフエッジ５１は、
例えばアルミナよりなる、楔状のドレス部材５２の一端
に一体的に形成されており、かかるナイフエッジ５１に
より、研磨布１Ａの表面を掃引することにより、研磨布
１Ａの当初の表面状態を回復することができる。
例えばアルミナよりなる、楔状のドレス部材５２の一端
に一体的に形成されており、かかるナイフエッジ５１に
より、研磨布１Ａの表面を掃引することにより、研磨布
１Ａの当初の表面状態を回復することができる。
【００２８】図５，６は、前記実施例１〜４のそれぞれ
の構成の砥粒を使って研磨布をドレスした場合に得られ
る、Ｗ層およびＳｉＯ2 膜の研磨速度をそれぞれ表す。
ただし、研磨は、図５，６のそれぞれにおいて、同一の
条件において行った。図５，６中、横軸は時間を、また
縦軸は、研磨開始当初の研磨速度に対する実際の研磨速
度の比を表す。
の構成の砥粒を使って研磨布をドレスした場合に得られ
る、Ｗ層およびＳｉＯ2 膜の研磨速度をそれぞれ表す。
ただし、研磨は、図５，６のそれぞれにおいて、同一の
条件において行った。図５，６中、横軸は時間を、また
縦軸は、研磨開始当初の研磨速度に対する実際の研磨速
度の比を表す。
【００２９】図５，６を参照するに、いずれの実施例に
おいても、研磨速度は時間が経過しても当初の研磨速度
とほとんど変わらす、また系統的に変化するような傾向
も見られない。また、遊離した砥粒による基板研磨面の
引っかき傷等も観察されなかった。
おいても、研磨速度は時間が経過しても当初の研磨速度
とほとんど変わらす、また系統的に変化するような傾向
も見られない。また、遊離した砥粒による基板研磨面の
引っかき傷等も観察されなかった。
【００３０】以上のことから、本発明による砥石を使っ
たドレス方法は、特にＭｎ研磨剤によりＣＭＰ法を実行
する際に障害となっていた、砥石からの砥粒の脱落の問
題を効果的に回避することができることがわかる。この
ようにして得られた基板ないしウェハは一の側に鏡面を
有し、従ってかかる鏡面上に所望の半導体装置を多数形
成することにより、半導体集積回路を構成することが可
能になる。このような基板上への半導体装置の形成にお
いても、Ｍｎ酸化物を使ったＣＭＰ工程は、特に多層配
線構造の形成に関して非常に効果的である。
たドレス方法は、特にＭｎ研磨剤によりＣＭＰ法を実行
する際に障害となっていた、砥石からの砥粒の脱落の問
題を効果的に回避することができることがわかる。この
ようにして得られた基板ないしウェハは一の側に鏡面を
有し、従ってかかる鏡面上に所望の半導体装置を多数形
成することにより、半導体集積回路を構成することが可
能になる。このような基板上への半導体装置の形成にお
いても、Ｍｎ酸化物を使ったＣＭＰ工程は、特に多層配
線構造の形成に関して非常に効果的である。
【００３１】図７は、本発明の第１〜第４実施例による
ドレスを行った研磨布でＳｉＯ2 膜をＭｎＯ2 研磨剤で
研磨した場合に生じる引っかき傷の発生頻度と、図１１
に示す従来の砥石を使ってドレスした後、同様に研磨し
た場合の引っかき傷の発生頻度とを示す。
ドレスを行った研磨布でＳｉＯ2 膜をＭｎＯ2 研磨剤で
研磨した場合に生じる引っかき傷の発生頻度と、図１１
に示す従来の砥石を使ってドレスした後、同様に研磨し
た場合の引っかき傷の発生頻度とを示す。
【００３２】図７よりわかるように、本発明の実施例に
よる砥石を使ってドレスを行った場合、引っかき傷の発
生頻度は従来の砥石を使った場合と比べて著しく減少し
ているのがわかる。ＣＭＰ工程の後、使用済みのＭｎ研
磨剤は回収されるが、回収された研磨剤をさらに酸に溶
解した後電解することにより、再生することができる。
よる砥石を使ってドレスを行った場合、引っかき傷の発
生頻度は従来の砥石を使った場合と比べて著しく減少し
ているのがわかる。ＣＭＰ工程の後、使用済みのＭｎ研
磨剤は回収されるが、回収された研磨剤をさらに酸に溶
解した後電解することにより、再生することができる。
【００３３】以上、本発明を好ましい実施例について説
明したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨内において様々な変形・変更
が可能である。
明したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨内において様々な変形・変更
が可能である。
【００３４】
【発明の効果】請求項１〜９記載の本発明の特徴によれ
ば、Ｍｎ酸化物を使って、研磨布上で被加工物を研磨す
る工程と、前記研磨工程の後、前記研磨布をドレスする
工程とを含む研磨方法、あるいはかかる研磨方法を使っ
た半導体装置の製造方法において、前記ドレス工程を、
前記Ｍｎ酸化物に対して化学的に安定な樹脂材料あるい
は金属材料よりなるバインダ層で砥粒を保持した構成の
砥石により、あるいはセラミックスを使った砥石により
実行することにより、Ｍｎ酸化物を砥粒とする化学機械
研磨工程を実行した後で研磨布をドレスした場合にも、
バインダ層がＭｎ酸化物で侵され砥粒が砥石から遊離し
て、被加工物を傷つける問題が回避される。
ば、Ｍｎ酸化物を使って、研磨布上で被加工物を研磨す
る工程と、前記研磨工程の後、前記研磨布をドレスする
工程とを含む研磨方法、あるいはかかる研磨方法を使っ
た半導体装置の製造方法において、前記ドレス工程を、
前記Ｍｎ酸化物に対して化学的に安定な樹脂材料あるい
は金属材料よりなるバインダ層で砥粒を保持した構成の
砥石により、あるいはセラミックスを使った砥石により
実行することにより、Ｍｎ酸化物を砥粒とする化学機械
研磨工程を実行した後で研磨布をドレスした場合にも、
バインダ層がＭｎ酸化物で侵され砥粒が砥石から遊離し
て、被加工物を傷つける問題が回避される。
【図１】本発明の第１実施例による砥石の構成およびそ
の製造方法を示す図である。
の製造方法を示す図である。
【図２】本発明の第２実施例による砥石の構成およびそ
の製造方法を示す図である。
の製造方法を示す図である。
【図３】本発明の第３実施例による砥石の構成およびそ
の製造方法を示す図である。
の製造方法を示す図である。
【図４】本発明の第４実施例によるドレス方法を示す図
である。
である。
【図５】本発明の第１〜第４の実施例によるドレスを行
った場合のＷ層のＭｎＯ2 研磨剤による研磨速度の時間
変化を示す図である。
った場合のＷ層のＭｎＯ2 研磨剤による研磨速度の時間
変化を示す図である。
【図６】本発明の第１〜第４実施例によるドレスを行っ
た場合のＳｉＯ2 膜のＭｎＯ2研磨剤による研磨速度の
時間変化を示す図である。
た場合のＳｉＯ2 膜のＭｎＯ2研磨剤による研磨速度の
時間変化を示す図である。
【図７】本発明の第１〜第４実施例によるドレスの効果
を示す図である。＜＜補充＞＞
を示す図である。＜＜補充＞＞
【図８】従来のＣＭＰ法で使われる研磨装置の概要を示
す図である。
す図である。
【図９】図８の研磨装置で、ドレスを行わずに酸化膜を
研磨した場合の研磨速度の時間変化を、従来のコロイダ
ルシリカ研磨剤およびＭｎＯ2 研磨剤について比較して
示す図である。
研磨した場合の研磨速度の時間変化を、従来のコロイダ
ルシリカ研磨剤およびＭｎＯ2 研磨剤について比較して
示す図である。
【図１０】図８の研磨装置で、ドレスを行わずにＷ膜を
研磨した場合の研磨速度の時間変化を、ＭｎＯ2 研磨剤
について示す図である。
研磨した場合の研磨速度の時間変化を、ＭｎＯ2 研磨剤
について示す図である。
【図１１】従来の砥石の構成を示す図である。
１ 定盤 １Ａ 研磨布 ２ 研磨ヘッド ３ ウェハ ４ 研磨剤供給装置 １１，２１，３１，４１ 砥石 １２，２２，３２，４２ ベース １３，２３，３３ バインダ層 １４，２４，３４ ダイヤモンド砥粒 ２５ 水冷ジャケット ３５ 電解槽 ３５Ａ メッキ液 ３６，３７ 電極 ３８ 直流電源 ４３ 溝 ４４ 島状領域 ５１ 刃 ５２ 楔状ドレス部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有本 由弘 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 渡辺 義雄 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内
Claims (9)
- 【請求項１】 Ｍｎ酸化物を使って、研磨布上で被加工
物を研磨する工程と、前記研磨工程の後、前記研磨布を
ドレスする工程とを含む研磨方法において、 前記ドレス工程は、砥粒を、前記Ｍｎ酸化物に対して化
学的に安定な樹脂材料よりなるバインダ層により基台上
に保持した構成の砥石により実行されることを特徴とす
る研磨方法。 - 【請求項２】 Ｍｎ酸化物を使って、研磨布上で被加工
物を研磨する工程と、前記研磨工程の後、前記研磨布を
ドレスする工程とを含む研磨方法において、 前記ドレス工程は、砥粒を金属材料よりなるバインダ層
により基台上に保持した構成の砥石により実行されるこ
とを特徴とする研磨方法。 - 【請求項３】 Ｍｎ酸化物を使って、研磨布上で被加工
物を研磨する工程と、前記研磨工程の後、前記研磨布を
ドレスする工程とを含む研磨方法において、 前記ドレス工程は、セラミックスよりなる砥石により実
行されることを特徴とする研磨方法。 - 【請求項４】 前記セラミックス砥石は刃を形成されて
おり、前記ドレス工程の際には、前記刃が前記研磨布表
面を掃引することを特徴とする請求項３記載の研磨方
法。 - 【請求項５】 研磨布をドレスする工程と、前記ドレス
工程の後、前記研磨布上でＭｎ酸化物を使って半導体基
板を研磨する工程とを含む半導体装置の製造方法におい
て、 前記ドレス工程は、砥粒を、前記Ｍｎ酸化物に対して化
学的に安定な樹脂材料よりなるバインダ層により基台上
に保持した構成の砥石により実行されることを特徴とす
る半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 研磨布をドレスする工程と、前記ドレス
工程の後、前記研磨布上でＭｎ酸化物を使って半導体基
板を研磨する工程とを含む半導体装置の製造方法におい
て、 前記ドレス工程は、砥粒を金属材料よりなるバインダ層
により基台上に保持した構成の砥石により実行されるこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 研磨布をドレスする工程と、前記ドレス
工程の後、前記研磨布上でＭｎ酸化物を使って半導体基
板を研磨する工程とを含む半導体装置の製造方法におい
て、 前記ドレス工程は、セラミックスよりなる砥石により実
行されることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 前記セラミックス砥石は刃を形成されて
おり、前記ドレス工程の際には、前記刃が前記研磨布表
面を掃引することを特徴とする請求項７記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項９】 基台と、前記基台上に形成されたバイン
ダ層と、前記バインダ層中に保持された砥粒とよりなる
砥石において、 前記バインダ層はＭｎ酸化物に対して化学的に安定な材
料よりなることを特徴とする砥石。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34791996A JPH10180615A (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 半導体装置の製造方法、研磨方法および砥石 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34791996A JPH10180615A (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 半導体装置の製造方法、研磨方法および砥石 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10180615A true JPH10180615A (ja) | 1998-07-07 |
Family
ID=18393506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34791996A Pending JPH10180615A (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 半導体装置の製造方法、研磨方法および砥石 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10180615A (ja) |
-
1996
- 1996-12-26 JP JP34791996A patent/JPH10180615A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040622 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041130 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050426 |