JPH10329007A - 化学的機械研磨装置 - Google Patents
化学的機械研磨装置Info
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- JPH10329007A JPH10329007A JP13879197A JP13879197A JPH10329007A JP H10329007 A JPH10329007 A JP H10329007A JP 13879197 A JP13879197 A JP 13879197A JP 13879197 A JP13879197 A JP 13879197A JP H10329007 A JPH10329007 A JP H10329007A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/11—Lapping tools
- B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
- B24B37/26—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the shape of the lapping pad surface, e.g. grooved
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
- B24B41/04—Headstocks; Working-spindles; Features relating thereto
- B24B41/047—Grinding heads for working on plane surfaces
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ドレッシング工程が不要で、マイクロスクラ
ッチ発生を抑制した平坦化処理の可能な研磨布を有する
化学的機械研磨装置を提供する。 【解決手段】 化学的機械研磨装置の主要部を、研磨布
５１を設置する研磨定盤、被処理基板を保持する保持基
盤、研磨液供給部で構成し、研磨定盤に設置する上記研
磨布５１の表面には、デルタ状に配列した、深さＨが約
８００μｍ程度で間隔Ｐが約３００μｍ程度の円錐台状
の小孔５２が多数形成された凹凸部５１ａが設けられて
いる。 【効果】 この化学的機械研磨装置を平坦化処理工程に
用いた、高集積化した半導体装置の製造歩留が向上す
る。
ッチ発生を抑制した平坦化処理の可能な研磨布を有する
化学的機械研磨装置を提供する。 【解決手段】 化学的機械研磨装置の主要部を、研磨布
５１を設置する研磨定盤、被処理基板を保持する保持基
盤、研磨液供給部で構成し、研磨定盤に設置する上記研
磨布５１の表面には、デルタ状に配列した、深さＨが約
８００μｍ程度で間隔Ｐが約３００μｍ程度の円錐台状
の小孔５２が多数形成された凹凸部５１ａが設けられて
いる。 【効果】 この化学的機械研磨装置を平坦化処理工程に
用いた、高集積化した半導体装置の製造歩留が向上す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は化学的機械研磨装置
に関し、さらに詳しくは、研磨布に特徴を有する化学的
機械研磨装置に関する。
に関し、さらに詳しくは、研磨布に特徴を有する化学的
機械研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化に伴い、微
細加工技術に対する要望は益々高まっている。この微細
加工技術の基本となるフォトレジストの微細パターン形
成のために、高感度で高解像度のフォトレジストの開発
や、高解像度の露光装置の開発等が盛んに行われている
が、加工膜等の表面が平坦でないと、露光装置の焦点深
度やフォトレジストの性能との関係で、露光領域内のフ
ォトレジストの精度良い微細なパターニングが出来ない
という問題がある。上述のような微細加工上からの要望
だけでなく、平坦面でない下地に形成する配線等の加工
膜の段差被覆性（ステップカバレージ）の面でも、加工
膜の下地面等の平坦化技術が要望され、この有力な手段
として化学的機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍ
ｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法がある。
細加工技術に対する要望は益々高まっている。この微細
加工技術の基本となるフォトレジストの微細パターン形
成のために、高感度で高解像度のフォトレジストの開発
や、高解像度の露光装置の開発等が盛んに行われている
が、加工膜等の表面が平坦でないと、露光装置の焦点深
度やフォトレジストの性能との関係で、露光領域内のフ
ォトレジストの精度良い微細なパターニングが出来ない
という問題がある。上述のような微細加工上からの要望
だけでなく、平坦面でない下地に形成する配線等の加工
膜の段差被覆性（ステップカバレージ）の面でも、加工
膜の下地面等の平坦化技術が要望され、この有力な手段
として化学的機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍ
ｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法がある。
【０００３】上述したＣＭＰ法により加工面の平坦化を
行う装置が化学的機械研磨装置（ＣＭＰ装置）である。
ここで、従来のＣＭＰ装置およびその方法を、図４を参
照して説明する。まず、ＣＭＰ装置１の主要部は、図４
に示すように、回転軸１１により回転可能に支持され
た、研磨布１２の貼り付けられている研磨定盤１０と、
回転軸２１により回転可能に支持され、回転軸２１を介
して圧力が加えられる、被処理基板、例えば半導体ウェ
ハ２２を保持する保持基盤２０と、回転軸３１により回
転可能に支持され、回転軸３１を介して圧力が加えられ
る、研磨布１２を粗面化するドレッシング板３０および
研磨液供給部４０とで概略構成されている。
行う装置が化学的機械研磨装置（ＣＭＰ装置）である。
ここで、従来のＣＭＰ装置およびその方法を、図４を参
照して説明する。まず、ＣＭＰ装置１の主要部は、図４
に示すように、回転軸１１により回転可能に支持され
た、研磨布１２の貼り付けられている研磨定盤１０と、
回転軸２１により回転可能に支持され、回転軸２１を介
して圧力が加えられる、被処理基板、例えば半導体ウェ
ハ２２を保持する保持基盤２０と、回転軸３１により回
転可能に支持され、回転軸３１を介して圧力が加えられ
る、研磨布１２を粗面化するドレッシング板３０および
研磨液供給部４０とで概略構成されている。
【０００４】研磨布１２が貼り付けられる研磨定盤１０
表面は、基準面となることから非常に高い平坦度をもっ
て形成されている。研磨布１２は、小さな気泡が内在し
ているポリウレタン等の硬質樹脂製の布である。半導体
ウェハ２２は、粘着力があるワックス、又はウェハパッ
キングフィルム等の貼り付け材で保持基盤２０下面に貼
り付けるか、真空吸着により保持基盤２０下面に貼り付
けられる。半導体ウェハ２２の研磨時には、研磨圧力調
整器（図示省略）より回転軸２１を介して圧力が加えら
れ、研磨定盤１０上の研磨布１２に押し付けられた状態
で研磨される。ドレッシング板３０下面には、硬いセラ
ミック又はダイヤ等の硬質粒子３２が固着されている。
このドレッシング板３０と研磨定盤１０を回転させ、ド
レッシング板３０に圧力を加えて研磨定盤１０上の研磨
布１２に押し付けた状態で、研磨布１２表面の粗面化
（ドレッシング）を行う。研磨液供給部４０は、アンモ
ニア水溶液等のアルカリ溶液に粒径が小さなシリカ粒子
等の研磨材粒子が分散している研磨液（スラリ）を供給
ノズル４１先端より、研磨定盤１０上の研磨布１２上に
吐出させるものである。
表面は、基準面となることから非常に高い平坦度をもっ
て形成されている。研磨布１２は、小さな気泡が内在し
ているポリウレタン等の硬質樹脂製の布である。半導体
ウェハ２２は、粘着力があるワックス、又はウェハパッ
キングフィルム等の貼り付け材で保持基盤２０下面に貼
り付けるか、真空吸着により保持基盤２０下面に貼り付
けられる。半導体ウェハ２２の研磨時には、研磨圧力調
整器（図示省略）より回転軸２１を介して圧力が加えら
れ、研磨定盤１０上の研磨布１２に押し付けられた状態
で研磨される。ドレッシング板３０下面には、硬いセラ
ミック又はダイヤ等の硬質粒子３２が固着されている。
このドレッシング板３０と研磨定盤１０を回転させ、ド
レッシング板３０に圧力を加えて研磨定盤１０上の研磨
布１２に押し付けた状態で、研磨布１２表面の粗面化
（ドレッシング）を行う。研磨液供給部４０は、アンモ
ニア水溶液等のアルカリ溶液に粒径が小さなシリカ粒子
等の研磨材粒子が分散している研磨液（スラリ）を供給
ノズル４１先端より、研磨定盤１０上の研磨布１２上に
吐出させるものである。
【０００５】次に、このＣＭＰ装置１による半導体ウェ
ハの研磨動作を説明する。まず、研磨定盤１０上の研磨
布１２をドレッシングする。研磨布１２のドレッシング
は、研磨定盤１０を回転させ、ドレッシング板３０を回
転させながら下方に移動させ、研磨定盤１０上の研磨布
１２上に、所定の圧力を加えて押し付けることにより、
研磨布１２表面をドレッシング板３０下面の硬質粒子３
２により削りキズを付ける。このドレッシングを所定時
間行うと、無数の削りキズにより、研磨布１２表面には
無数の小さな凹凸部１２ａができ、研磨布１２表面が毛
羽たった状態となる。研磨布１２表面を所定時間だけド
レッシングした後、ドレッシング板３０を上方に引き上
げ、ドレッシング板３０および研磨定盤１０の回転を停
止する。
ハの研磨動作を説明する。まず、研磨定盤１０上の研磨
布１２をドレッシングする。研磨布１２のドレッシング
は、研磨定盤１０を回転させ、ドレッシング板３０を回
転させながら下方に移動させ、研磨定盤１０上の研磨布
１２上に、所定の圧力を加えて押し付けることにより、
研磨布１２表面をドレッシング板３０下面の硬質粒子３
２により削りキズを付ける。このドレッシングを所定時
間行うと、無数の削りキズにより、研磨布１２表面には
無数の小さな凹凸部１２ａができ、研磨布１２表面が毛
羽たった状態となる。研磨布１２表面を所定時間だけド
レッシングした後、ドレッシング板３０を上方に引き上
げ、ドレッシング板３０および研磨定盤１０の回転を停
止する。
【０００６】次に、半導体ウェハ２２を、半導体ウェハ
２２の加工面を下にして、保持基盤２０下面に貼り付
け、研磨圧力調整器（図示省略）の圧力設定をする。次
に、研磨定盤１０を回転させ、研磨液供給部４０の供給
ノズル４１先端より研磨液を研磨定盤１０上の研磨布１
２の中央部に吐出させる。供給ノズル４１先端より吐出
した研磨液は、研磨定盤１０の回転による遠心力で、研
磨布１２全面に広がる。その後半導体ウェハ２２を貼り
付けた保持基盤２０を回転させながら、保持基盤２０を
下方に移動させて、研磨定盤１０上の研磨布１２上に、
半導体ウェハ２２の加工面を設定した圧力で押し付け
る。半導体ウェハ２２の加工面が研磨布１２に押し付け
られた状態で、研磨液が研磨布１２表面の凹凸部１２ａ
により半導体ウェハ２２の加工面に運ばれ、半導体ウェ
ハ２２の加工面を研磨して、加工面の平坦化を行う。半
導体ウェハ２２の加工面を所定量研磨した後、保持基盤
２０を上方に移動し、保持基盤２０や研磨定盤１０の回
転停止および研磨液の吐出停止を行う。その後保持基盤
２０下面より半導体ウェハ２２を引きはがす。
２２の加工面を下にして、保持基盤２０下面に貼り付
け、研磨圧力調整器（図示省略）の圧力設定をする。次
に、研磨定盤１０を回転させ、研磨液供給部４０の供給
ノズル４１先端より研磨液を研磨定盤１０上の研磨布１
２の中央部に吐出させる。供給ノズル４１先端より吐出
した研磨液は、研磨定盤１０の回転による遠心力で、研
磨布１２全面に広がる。その後半導体ウェハ２２を貼り
付けた保持基盤２０を回転させながら、保持基盤２０を
下方に移動させて、研磨定盤１０上の研磨布１２上に、
半導体ウェハ２２の加工面を設定した圧力で押し付け
る。半導体ウェハ２２の加工面が研磨布１２に押し付け
られた状態で、研磨液が研磨布１２表面の凹凸部１２ａ
により半導体ウェハ２２の加工面に運ばれ、半導体ウェ
ハ２２の加工面を研磨して、加工面の平坦化を行う。半
導体ウェハ２２の加工面を所定量研磨した後、保持基盤
２０を上方に移動し、保持基盤２０や研磨定盤１０の回
転停止および研磨液の吐出停止を行う。その後保持基盤
２０下面より半導体ウェハ２２を引きはがす。
【０００７】その後は、上述した半導体ウェハ２２の保
持基盤２０への貼り付けから、半導体ウェハ２２の加工
面の平坦化工程を経て、保持基盤２０下面より半導体ウ
ェハ２２を引きはがすまでの工程を繰り返すことで、次
々と半導体ウェハ２２の加工面の平坦化処理を行う。多
数枚の半導体ウェハ２２の平坦化処理を行うと、研磨布
１２の凹凸部が磨耗して、研磨液を半導体ウェハ２２の
加工面へ供給する性能が落ち、加工面の平坦化速度低下
や平坦性の悪化となる。そのために、所定枚数の平坦化
処理を行った後には、上述したドレッシング板３０によ
る研磨布１２のドレッシング工程を行う。
持基盤２０への貼り付けから、半導体ウェハ２２の加工
面の平坦化工程を経て、保持基盤２０下面より半導体ウ
ェハ２２を引きはがすまでの工程を繰り返すことで、次
々と半導体ウェハ２２の加工面の平坦化処理を行う。多
数枚の半導体ウェハ２２の平坦化処理を行うと、研磨布
１２の凹凸部が磨耗して、研磨液を半導体ウェハ２２の
加工面へ供給する性能が落ち、加工面の平坦化速度低下
や平坦性の悪化となる。そのために、所定枚数の平坦化
処理を行った後には、上述したドレッシング板３０によ
る研磨布１２のドレッシング工程を行う。
【０００８】上述したＣＭＰ装置１による半導体ウェハ
２２の加工面の平坦化においては、半導体ウェハ２２の
加工面のマイクロスクラッチ発生を抑制するために、ド
レッシング時の研磨布１２の削り屑やドレッシング板３
０下面より剥離した硬質粒子３２および半導体ウェハ２
２の平坦化処理時に発生した、シリコンの破片等の大粒
子の研磨布１２面からの速やかな除去と同時に、研磨布
１２に押し付けられた半導体ウェハ２２の加工面へ新た
な研磨液の供給を行う必要があり、この為に多量の研磨
液を消費し、半導体装置の製造における生産コストを上
昇させるという問題がある。
２２の加工面の平坦化においては、半導体ウェハ２２の
加工面のマイクロスクラッチ発生を抑制するために、ド
レッシング時の研磨布１２の削り屑やドレッシング板３
０下面より剥離した硬質粒子３２および半導体ウェハ２
２の平坦化処理時に発生した、シリコンの破片等の大粒
子の研磨布１２面からの速やかな除去と同時に、研磨布
１２に押し付けられた半導体ウェハ２２の加工面へ新た
な研磨液の供給を行う必要があり、この為に多量の研磨
液を消費し、半導体装置の製造における生産コストを上
昇させるという問題がある。
【０００９】また、上述したＣＭＰ装置１による半導体
ウェハの加工面の平坦化においては、上述した如く、平
坦化処理時の加工面の平坦性を悪化させないための研磨
布１２のドレッシングを、所定枚数の半導体ウェハ２２
の平坦化処理後に行わなければならず、ＣＭＰ装置１に
よる平坦化処理の稼働率を落とすだけでなく、ドレッシ
ング板３０のドレッシング性能が除々に落ちてドレッシ
ング板３０の交換が必要となり、ドレッシング板３０の
交換に伴う作業数増加とコスト増加という問題もある。
ウェハの加工面の平坦化においては、上述した如く、平
坦化処理時の加工面の平坦性を悪化させないための研磨
布１２のドレッシングを、所定枚数の半導体ウェハ２２
の平坦化処理後に行わなければならず、ＣＭＰ装置１に
よる平坦化処理の稼働率を落とすだけでなく、ドレッシ
ング板３０のドレッシング性能が除々に落ちてドレッシ
ング板３０の交換が必要となり、ドレッシング板３０の
交換に伴う作業数増加とコスト増加という問題もある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した化
学的機械研磨装置およびその方法における問題点を解決
することをその目的とする。即ち本発明の課題は、ドレ
ッシング工程が不要で、マイクロスクラッチ発生を抑制
した平坦化処理の可能な研磨布を有する化学的機械研磨
装置を提供することを目的とする。
学的機械研磨装置およびその方法における問題点を解決
することをその目的とする。即ち本発明の課題は、ドレ
ッシング工程が不要で、マイクロスクラッチ発生を抑制
した平坦化処理の可能な研磨布を有する化学的機械研磨
装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の化学的機械研磨
装置は、上述の課題を解決するために提案するものであ
り、所定深さの小孔を所定間隔で多数配列した研磨布を
設置した研磨定盤と、被処理基板を保持する保持基盤
と、研磨液を供給する研磨液供給部とを有することを特
徴とするものである。
装置は、上述の課題を解決するために提案するものであ
り、所定深さの小孔を所定間隔で多数配列した研磨布を
設置した研磨定盤と、被処理基板を保持する保持基盤
と、研磨液を供給する研磨液供給部とを有することを特
徴とするものである。
【００１２】本発明によれば、所定深さの小孔を所定間
隔で多数配列した研磨布を設置した研磨定盤と、被処理
基板を保持する保持基盤と、研磨液を供給する研磨液供
給部とを有して化学的機械研磨装置を構成することによ
り、ドレッシング板による研磨布のドレッシング工程を
省くことができるので化学的機械研磨装置の稼働率を向
上させることができる。また、ドレッシング工程を不要
としたことで、ドレッシング時の研磨布の削り屑やドレ
ッシング板下面より剥離した硬質粒子等の大粒子による
被処理基板である半導体ウェハの加工面のマイクロスク
ラッチの発生原因が除去でき、又被処理基板の平坦化処
理時に発生した、シリコンの破片等の研磨液中の大粒子
は、小孔の深さを小孔の開口径以上とすることで、半導
体ウェハの加工面に接触し難くなっているので、上述し
た大粒子によるマイクロスクラッチの発生原因も低減で
きる。従って、上述した化学的機械研磨装置を平坦化工
程に用いて作製する高集積化した半導体装置の製造歩留
が向上する。
隔で多数配列した研磨布を設置した研磨定盤と、被処理
基板を保持する保持基盤と、研磨液を供給する研磨液供
給部とを有して化学的機械研磨装置を構成することによ
り、ドレッシング板による研磨布のドレッシング工程を
省くことができるので化学的機械研磨装置の稼働率を向
上させることができる。また、ドレッシング工程を不要
としたことで、ドレッシング時の研磨布の削り屑やドレ
ッシング板下面より剥離した硬質粒子等の大粒子による
被処理基板である半導体ウェハの加工面のマイクロスク
ラッチの発生原因が除去でき、又被処理基板の平坦化処
理時に発生した、シリコンの破片等の研磨液中の大粒子
は、小孔の深さを小孔の開口径以上とすることで、半導
体ウェハの加工面に接触し難くなっているので、上述し
た大粒子によるマイクロスクラッチの発生原因も低減で
きる。従って、上述した化学的機械研磨装置を平坦化工
程に用いて作製する高集積化した半導体装置の製造歩留
が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的実施の形態
例につき、添付図面を参照して説明する。なお従来技術
の説明で参照した図４中の構成部分と同様の構成部分に
は、同一の参照符号を付すものとする。
例につき、添付図面を参照して説明する。なお従来技術
の説明で参照した図４中の構成部分と同様の構成部分に
は、同一の参照符号を付すものとする。
【００１４】本実施の形態例は、化学的機械研磨（ＣＭ
Ｐ）法により被処理基板の加工面の平坦化をする化学的
機械研磨装置（ＣＭＰ装置）に本発明を適用した例であ
り、これを図１〜図３を参照して説明する。まず、ＣＭ
Ｐ装置５０の主要部は、図１に示すように、回転軸１１
により回転可能に支持された、本発明の研磨布５１の取
付けられている研磨定盤１０と、回転軸２１により回転
可能に支持され、回転軸２１を介して圧力が加えられ
る、被処理基板、例えば半導体ウェハ２２を保持する保
持基盤２０と、研磨液供給部４０とで概略構成されてい
る。なお、本実施の形態例のＣＭＰ装置５０では、従来
例のＣＭＰ装置１（図４参照）の構成要素部となってい
たドレッシング板３０を設けていない。
Ｐ）法により被処理基板の加工面の平坦化をする化学的
機械研磨装置（ＣＭＰ装置）に本発明を適用した例であ
り、これを図１〜図３を参照して説明する。まず、ＣＭ
Ｐ装置５０の主要部は、図１に示すように、回転軸１１
により回転可能に支持された、本発明の研磨布５１の取
付けられている研磨定盤１０と、回転軸２１により回転
可能に支持され、回転軸２１を介して圧力が加えられ
る、被処理基板、例えば半導体ウェハ２２を保持する保
持基盤２０と、研磨液供給部４０とで概略構成されてい
る。なお、本実施の形態例のＣＭＰ装置５０では、従来
例のＣＭＰ装置１（図４参照）の構成要素部となってい
たドレッシング板３０を設けていない。
【００１５】次に、ＣＭＰ装置５０の各構成部分で従来
例のＣＭＰ装置１と同様な部分の機能等は、従来例と同
様なので説明を省略し、特徴部分の説明を詳述する。本
発明の研磨布５１の構造は、図１に示すように、円形の
研磨定盤１０径と略等しい径の円形で、研磨布５１表面
部には多数の小孔が形成された凹凸部５１ａがある。次
に、上述した研磨布５１の詳細構造を、図２を参照して
説明する。ここで図２（ａ）は研磨布５１の一部を上面
より見た概略平面図で、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ
−Ａ部における概略断面図である。研磨布５１は、例え
ば硬質の樹脂製であるポリウレタン樹脂製で、厚みが例
えば約３ｍｍ程度ある。研磨布５１の表面部には、所定
深さの小孔を所定間隔で多数配列した小孔５２による凹
凸部５１ａがある。なお、研磨布５１の硬度があまり大
きくて、半導体ウェハ２２のグローバル平坦性に問題が
ある時は、研磨布５１として、硬質の樹脂製布と軟質の
樹脂製布とを貼り合わせたものとしてもよい。凹凸部５
１ａの構造の具体例としては、例えば小孔５２の所定深
さＨを約８００μｍとし、小孔の所定間隔Ｐを約３００
μｍとし、小孔５２の形状を表面径を約２５０μｍ、底
部径を約２００μｍとした円錐台状とし、小孔５２の配
列をデルタ状とする。
例のＣＭＰ装置１と同様な部分の機能等は、従来例と同
様なので説明を省略し、特徴部分の説明を詳述する。本
発明の研磨布５１の構造は、図１に示すように、円形の
研磨定盤１０径と略等しい径の円形で、研磨布５１表面
部には多数の小孔が形成された凹凸部５１ａがある。次
に、上述した研磨布５１の詳細構造を、図２を参照して
説明する。ここで図２（ａ）は研磨布５１の一部を上面
より見た概略平面図で、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ
−Ａ部における概略断面図である。研磨布５１は、例え
ば硬質の樹脂製であるポリウレタン樹脂製で、厚みが例
えば約３ｍｍ程度ある。研磨布５１の表面部には、所定
深さの小孔を所定間隔で多数配列した小孔５２による凹
凸部５１ａがある。なお、研磨布５１の硬度があまり大
きくて、半導体ウェハ２２のグローバル平坦性に問題が
ある時は、研磨布５１として、硬質の樹脂製布と軟質の
樹脂製布とを貼り合わせたものとしてもよい。凹凸部５
１ａの構造の具体例としては、例えば小孔５２の所定深
さＨを約８００μｍとし、小孔の所定間隔Ｐを約３００
μｍとし、小孔５２の形状を表面径を約２５０μｍ、底
部径を約２００μｍとした円錐台状とし、小孔５２の配
列をデルタ状とする。
【００１６】なお、上述した研磨布５１の小孔５２の配
列や形状は一例として示したもので、配列としては、研
磨定盤１０と保持基盤２０が相互に回転して平坦化処理
をするので、ほぼ均等な小孔５２の配列ならば、格子状
配列でもその他の配列でもよく、又形状としては、楕円
状の表面形状や長方形状等の表面形状でもよい。
列や形状は一例として示したもので、配列としては、研
磨定盤１０と保持基盤２０が相互に回転して平坦化処理
をするので、ほぼ均等な小孔５２の配列ならば、格子状
配列でもその他の配列でもよく、又形状としては、楕円
状の表面形状や長方形状等の表面形状でもよい。
【００１７】この研磨布５１の成形方法は、通常の樹脂
成形方法、例えば上述した研磨布５１の凹凸部５１ａを
形成するための樹脂成形金型に、加熱して液化したポリ
ウレタン樹脂を空気を巻き込まないように成形金型へイ
ンジェクトして形成する方法か、又は平坦なプレート上
に載せたポリウレタン樹脂シートの上より、上述した研
磨布５１の凹凸部５１ａを形成するための金型を加熱
し、この加熱した金型をポリウレタン樹脂シート上に押
し付けることで形成する方法等を用いる。
成形方法、例えば上述した研磨布５１の凹凸部５１ａを
形成するための樹脂成形金型に、加熱して液化したポリ
ウレタン樹脂を空気を巻き込まないように成形金型へイ
ンジェクトして形成する方法か、又は平坦なプレート上
に載せたポリウレタン樹脂シートの上より、上述した研
磨布５１の凹凸部５１ａを形成するための金型を加熱
し、この加熱した金型をポリウレタン樹脂シート上に押
し付けることで形成する方法等を用いる。
【００１８】次に、上述した研磨布５１を用いたＣＭＰ
装置１による平坦化処理時の状態を、図３を参照して説
明する。平坦化処理開始時の半導体ウェハ２２の加工
面、例えば半導体基板２２ａ上の層間絶縁膜２２ｂ表面
は、例えば１μｍ程度の凹凸表面となっていて、この層
間絶縁膜２２ｂ表面が研磨布５１表面の凹凸部５１ａの
凸部、即ち小孔５２の周辺部５４上面と接する状態とな
っていて、粒径が例えば約２０ｎｍ程度の研磨粒子５５
やアルカリ溶液５６が、半導体ウェハ２２の保持基盤２
０の回転による移動と、研磨布５１の研磨定盤１０の回
転による移動とにより、層間絶縁膜２２ｂ上面と周辺部
５４上面との接する部分に巻き込まれて、層間絶縁膜表
面のＣＭＰをする。
装置１による平坦化処理時の状態を、図３を参照して説
明する。平坦化処理開始時の半導体ウェハ２２の加工
面、例えば半導体基板２２ａ上の層間絶縁膜２２ｂ表面
は、例えば１μｍ程度の凹凸表面となっていて、この層
間絶縁膜２２ｂ表面が研磨布５１表面の凹凸部５１ａの
凸部、即ち小孔５２の周辺部５４上面と接する状態とな
っていて、粒径が例えば約２０ｎｍ程度の研磨粒子５５
やアルカリ溶液５６が、半導体ウェハ２２の保持基盤２
０の回転による移動と、研磨布５１の研磨定盤１０の回
転による移動とにより、層間絶縁膜２２ｂ上面と周辺部
５４上面との接する部分に巻き込まれて、層間絶縁膜表
面のＣＭＰをする。
【００１９】半導体ウェハ２２が小孔５２の上方にある
間、即ち保持基盤２０の真下に小孔５２がある間の小孔
５２内の研磨液５３は、ＣＭＰが行われることによりア
ルカリ溶液５６濃度が低下するが、小孔５２が保持基盤
２０の真下より離れると、研磨液供給部４０より間断な
く研磨布５１の中央部に供給される研磨液５３で再補給
される状態となる。そのため、研磨液５３のアルカリ溶
液の濃度低下が抑えられて、研磨速度の低下が抑えられ
る。
間、即ち保持基盤２０の真下に小孔５２がある間の小孔
５２内の研磨液５３は、ＣＭＰが行われることによりア
ルカリ溶液５６濃度が低下するが、小孔５２が保持基盤
２０の真下より離れると、研磨液供給部４０より間断な
く研磨布５１の中央部に供給される研磨液５３で再補給
される状態となる。そのため、研磨液５３のアルカリ溶
液の濃度低下が抑えられて、研磨速度の低下が抑えられ
る。
【００２０】また、小孔５２内の研磨液５３中のシリコ
ンの破片、小さな研磨粒子５５が何らかの要因で集合し
た大きな粒子、研磨液５３中の大きなダスト等の粒径が
約１μｍ以上ある大粒子５７は、重力により小孔５２底
部に向かい、堆積する状態となる。大粒子５７が層間絶
縁膜２２ｂ上面と周辺部５４上面との接する部分に巻き
込まれると、層間絶縁膜２２ｂ上面にはマイクロスクラ
ッチが発生する虞が大となるが、上述したように、大粒
子５７は小孔５２底部に向かい、底部に堆積するので、
マイクロスクラッチの発生を抑制することができる。
ンの破片、小さな研磨粒子５５が何らかの要因で集合し
た大きな粒子、研磨液５３中の大きなダスト等の粒径が
約１μｍ以上ある大粒子５７は、重力により小孔５２底
部に向かい、堆積する状態となる。大粒子５７が層間絶
縁膜２２ｂ上面と周辺部５４上面との接する部分に巻き
込まれると、層間絶縁膜２２ｂ上面にはマイクロスクラ
ッチが発生する虞が大となるが、上述したように、大粒
子５７は小孔５２底部に向かい、底部に堆積するので、
マイクロスクラッチの発生を抑制することができる。
【００２１】上述した大粒子５７を小孔５２底部に堆積
させ、上方に移動させないためには、小孔５２の深さＨ
は深い方がよいが、小孔５２の大きさに比べてあまり深
いとアルカリ溶液５６の再補給性が悪くなり、小孔５２
内の研磨液のアルカリ溶液５６の濃度低下や研磨粒子５
５の沈殿による分散割合の低下で平坦化速度の低下や平
坦性の劣化となる。そのため、小孔５２の所定深さＨと
しては、３０μｍ≦Ｈ≦２ｍｍの範囲、又小孔５２の所
定間隔Ｐとしては、２０μｍ≦Ｐ≦２ｍｍの範囲である
ことが望ましい。そのため、研磨布５１の凹凸部５１ａ
の構造の具体例としては、上述した如く、例えば小孔５
２の所定深さＨを約８００μｍとし、小孔の所定間隔Ｐ
を約３００μｍとし、小孔５２の形状を表面径を約２５
０μｍ、底部径を約２００μｍとした円錐台状とし、小
孔５２の配列をデルタ状とした。
させ、上方に移動させないためには、小孔５２の深さＨ
は深い方がよいが、小孔５２の大きさに比べてあまり深
いとアルカリ溶液５６の再補給性が悪くなり、小孔５２
内の研磨液のアルカリ溶液５６の濃度低下や研磨粒子５
５の沈殿による分散割合の低下で平坦化速度の低下や平
坦性の劣化となる。そのため、小孔５２の所定深さＨと
しては、３０μｍ≦Ｈ≦２ｍｍの範囲、又小孔５２の所
定間隔Ｐとしては、２０μｍ≦Ｐ≦２ｍｍの範囲である
ことが望ましい。そのため、研磨布５１の凹凸部５１ａ
の構造の具体例としては、上述した如く、例えば小孔５
２の所定深さＨを約８００μｍとし、小孔の所定間隔Ｐ
を約３００μｍとし、小孔５２の形状を表面径を約２５
０μｍ、底部径を約２００μｍとした円錐台状とし、小
孔５２の配列をデルタ状とした。
【００２２】次に、このＣＭＰ装置１による半導体ウェ
ハの研磨動作を説明する。まず、半導体ウェハ２２を、
半導体ウェハ２２の加工面を下にして、保持基盤２０下
面に貼り付け、研磨圧力調整器（図示省略）の圧力設定
をする。次に、研磨定盤１０を回転させ、研磨液供給部
４０の供給ノズル４１先端より研磨液、例えばアンモニ
ア水溶液等のアルカリ溶液に粒径が小さなシリカ粒子等
の研磨粒子、例えば２０ｎｍ径程度の研磨粒子が分散し
ている研磨液（スラリ）５３を、供給ノズル４１先端よ
り研磨定盤１０上の研磨布５１上のほぼ中央に吐出させ
る。供給ノズル４１先端より吐出した研磨液５３は、研
磨定盤１０の回転による遠心力により、研磨布５１の中
央より周辺部に向かって広がり、研磨布５１の凹凸部５
１ａの小孔５２を研磨液５３で満たしながら周辺部に向
かい、周辺部より研磨布５１の外部に飛散してゆく。
ハの研磨動作を説明する。まず、半導体ウェハ２２を、
半導体ウェハ２２の加工面を下にして、保持基盤２０下
面に貼り付け、研磨圧力調整器（図示省略）の圧力設定
をする。次に、研磨定盤１０を回転させ、研磨液供給部
４０の供給ノズル４１先端より研磨液、例えばアンモニ
ア水溶液等のアルカリ溶液に粒径が小さなシリカ粒子等
の研磨粒子、例えば２０ｎｍ径程度の研磨粒子が分散し
ている研磨液（スラリ）５３を、供給ノズル４１先端よ
り研磨定盤１０上の研磨布５１上のほぼ中央に吐出させ
る。供給ノズル４１先端より吐出した研磨液５３は、研
磨定盤１０の回転による遠心力により、研磨布５１の中
央より周辺部に向かって広がり、研磨布５１の凹凸部５
１ａの小孔５２を研磨液５３で満たしながら周辺部に向
かい、周辺部より研磨布５１の外部に飛散してゆく。
【００２３】次に、半導体ウェハ２２を貼り付けた保持
基盤２０を回転させながら、保持基盤２０を下方に移動
させて、研磨定盤１０上の研磨布１２上に、半導体ウェ
ハ２２の加工面を設定した圧力で押し付けることで、半
導体ウェハ２２の加工面の平坦化処理が開始される。半
導体ウェハ２２の加工面を所定量研磨した後、保持基盤
２０を上方に移動し、その後保持基盤２０や研磨定盤１
０の回転停止および研磨液５３の吐出停止を行う。更に
その後、保持基盤２０下面より半導体ウェハ２２を引き
はがす。
基盤２０を回転させながら、保持基盤２０を下方に移動
させて、研磨定盤１０上の研磨布１２上に、半導体ウェ
ハ２２の加工面を設定した圧力で押し付けることで、半
導体ウェハ２２の加工面の平坦化処理が開始される。半
導体ウェハ２２の加工面を所定量研磨した後、保持基盤
２０を上方に移動し、その後保持基盤２０や研磨定盤１
０の回転停止および研磨液５３の吐出停止を行う。更に
その後、保持基盤２０下面より半導体ウェハ２２を引き
はがす。
【００２４】その後は、上述した工程を繰り返すこと
で、次々と半導体ウェハ２２の平坦化処理を行う。上述
した研磨布５１を用いれば、凹凸部５１ａの小孔５２に
より、加工面への研磨液５３の供給性が確保されるの
で、多数枚の半導体ウェハ２２の平坦化処理を行って
も、従来例のＣＭＰ装置１のようなドレッシング板３０
による研磨布１２のドレッシングが不要となる。
で、次々と半導体ウェハ２２の平坦化処理を行う。上述
した研磨布５１を用いれば、凹凸部５１ａの小孔５２に
より、加工面への研磨液５３の供給性が確保されるの
で、多数枚の半導体ウェハ２２の平坦化処理を行って
も、従来例のＣＭＰ装置１のようなドレッシング板３０
による研磨布１２のドレッシングが不要となる。
【００２５】以上のように、上述したＣＭＰ装置５０に
おいては、研磨布５１表面に所定深さの小孔５２を所定
間隔で多数配列した凹凸部５１ａを持つ研磨布５１を用
いることで、従来例のＣＭＰ装置１のようなドレッシン
グ板３０を用いるドレッシング工程を行わずに、多数枚
の半導体ウェハ２２の平坦化処理ができるので、ＣＭＰ
装置５０の稼働率が向上する。また、上述したＣＭＰ装
置５０においては、ドレッシング工程を不要としたと
で、ドレッシング時の研磨布の削り屑やドレッシング板
下面より剥離した硬質粒子等の大粒子による被処理基板
である半導体ウェハ２２の層間絶縁膜２２ｂのマイクロ
スクラッチ発生原因が除去でき、又半導体ウェハ２２の
平坦化処理時に発生した、シリコンの破片等の小孔５２
の研磨液５３中の大粒子５７は、小孔５２の深さを小孔
５２の開口径以上とすることで、半導体ウェハ２２の層
間絶縁膜２２ｂに接触し難くなっているので、上述した
大粒子によるマイクロスクラッチ発生原因も低減でき
る。従って、マイクロスクラッチ発生に起因する、例え
ば半導体ウェハ２２の層間絶縁膜２２ｂの絶縁耐圧悪化
等で、平坦化を必要とする高集積化した半導体装置の製
造歩留が低下することを抑制することができる。
おいては、研磨布５１表面に所定深さの小孔５２を所定
間隔で多数配列した凹凸部５１ａを持つ研磨布５１を用
いることで、従来例のＣＭＰ装置１のようなドレッシン
グ板３０を用いるドレッシング工程を行わずに、多数枚
の半導体ウェハ２２の平坦化処理ができるので、ＣＭＰ
装置５０の稼働率が向上する。また、上述したＣＭＰ装
置５０においては、ドレッシング工程を不要としたと
で、ドレッシング時の研磨布の削り屑やドレッシング板
下面より剥離した硬質粒子等の大粒子による被処理基板
である半導体ウェハ２２の層間絶縁膜２２ｂのマイクロ
スクラッチ発生原因が除去でき、又半導体ウェハ２２の
平坦化処理時に発生した、シリコンの破片等の小孔５２
の研磨液５３中の大粒子５７は、小孔５２の深さを小孔
５２の開口径以上とすることで、半導体ウェハ２２の層
間絶縁膜２２ｂに接触し難くなっているので、上述した
大粒子によるマイクロスクラッチ発生原因も低減でき
る。従って、マイクロスクラッチ発生に起因する、例え
ば半導体ウェハ２２の層間絶縁膜２２ｂの絶縁耐圧悪化
等で、平坦化を必要とする高集積化した半導体装置の製
造歩留が低下することを抑制することができる。
【００２６】以上、本発明を実施の形態例により説明し
たが、本発明はこの実施の形態例に何ら限定されるもの
ではない。例えば、本発明の実施の形態例では、ＣＭＰ
装置を半導体ウェハの加工面の平坦化処理に用いるとし
て説明したが、液晶表示装置のＴＦＴアクティブマトリ
クス基板等の平坦化に用いてもよい。また、本発明の実
施の形態例では、研磨布をポリウレタン樹脂製とした
が、他の硬質樹脂製、硬質ゴム製であってもよい。更
に、本発明の実施の形態例では、研磨布の厚みを約３ｍ
ｍとし、この研磨布表面部に小孔による凹凸部を設けた
研磨布としたが、研磨布の厚みを小孔の深さ以下とし
て、この研磨布を貫通する小孔としてもよい。
たが、本発明はこの実施の形態例に何ら限定されるもの
ではない。例えば、本発明の実施の形態例では、ＣＭＰ
装置を半導体ウェハの加工面の平坦化処理に用いるとし
て説明したが、液晶表示装置のＴＦＴアクティブマトリ
クス基板等の平坦化に用いてもよい。また、本発明の実
施の形態例では、研磨布をポリウレタン樹脂製とした
が、他の硬質樹脂製、硬質ゴム製であってもよい。更
に、本発明の実施の形態例では、研磨布の厚みを約３ｍ
ｍとし、この研磨布表面部に小孔による凹凸部を設けた
研磨布としたが、研磨布の厚みを小孔の深さ以下とし
て、この研磨布を貫通する小孔としてもよい。
【００２７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のＣＭＰ装置は、多数の小孔を設けた凹凸部を持つ研磨
布を用いることで、研磨布を粗面化するドレッシング板
を用いたドレッシング工程が不要となり、ＣＭＰ装置の
稼働率が向上する。また、本発明のＣＭＰ装置は、ドレ
ッシング板を用いずに、多数の小孔による凹凸部を研磨
布表面に設けた研磨布により平坦化処理を行うので、半
導体ウェハの加工面にマイクロスクラッチの発生を抑制
することができる。従って、このＣＭＰ装置を半導体ウ
ェハの平坦化処理工程に用いた、高集積化した半導体装
置の製造歩留が向上する。
のＣＭＰ装置は、多数の小孔を設けた凹凸部を持つ研磨
布を用いることで、研磨布を粗面化するドレッシング板
を用いたドレッシング工程が不要となり、ＣＭＰ装置の
稼働率が向上する。また、本発明のＣＭＰ装置は、ドレ
ッシング板を用いずに、多数の小孔による凹凸部を研磨
布表面に設けた研磨布により平坦化処理を行うので、半
導体ウェハの加工面にマイクロスクラッチの発生を抑制
することができる。従って、このＣＭＰ装置を半導体ウ
ェハの平坦化処理工程に用いた、高集積化した半導体装
置の製造歩留が向上する。
【図１】本発明を適用した実施の形態例のＣＭＰ装置の
概略断面図である。
概略断面図である。
【図２】本発明を適用した実施の形態例の研磨布の概略
図で、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ
部における概略断面図である。
図で、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ
部における概略断面図である。
【図３】本発明を適用した実施の形態例のＣＭＰ装置に
よる平坦化処理時の状態を説明する、半導体ウェハの加
工面近傍の概略断面図である。
よる平坦化処理時の状態を説明する、半導体ウェハの加
工面近傍の概略断面図である。
【図４】従来例のＣＭＰ装置の概略断面図である。
１，５０…ＣＭＰ装置、１１，２１，３１…回転軸、１
２，５１…研磨布、１２ａ，５１ａ…凹凸部、２０…保
持基盤、２２…半導体ウェハ、２２ａ…半導体基板、２
２ｂ…層間絶縁膜、３０…ドレッシング板、４０…研磨
液供給部、４１…供給ノズル、５２…小孔、５３…研磨
液、５４…周辺部、５５…研磨粒子、５６…アルカリ溶
液、５７…大粒子
２，５１…研磨布、１２ａ，５１ａ…凹凸部、２０…保
持基盤、２２…半導体ウェハ、２２ａ…半導体基板、２
２ｂ…層間絶縁膜、３０…ドレッシング板、４０…研磨
液供給部、４１…供給ノズル、５２…小孔、５３…研磨
液、５４…周辺部、５５…研磨粒子、５６…アルカリ溶
液、５７…大粒子
Claims (5)
- 【請求項１】 所定深さの小孔を所定間隔で多数配列し
た研磨布を設置した研磨定盤と、 被処理基板を保持する保持基盤と、 研磨液を供給する研磨液供給部とを有することを特徴と
する、化学的機械研磨装置。 - 【請求項２】 前記研磨布の材質は、硬質の樹脂である
ことを特徴とする、請求項１に記載の化学的機械研磨装
置。 - 【請求項３】 前記小孔の所定深さＨは、３０μｍ≦Ｈ
≦２ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載の化
学的機械研磨装置。 - 【請求項４】 前記小孔の所定間隔Ｐは、２０μｍ≦Ｐ
≦２ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載の化
学的機械研磨装置。 - 【請求項５】 前記研磨布の前記小孔は、デルタ状に配
列された円形状の小孔であることを特徴とする、請求項
１に記載の化学的機械研磨装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13879197A JPH10329007A (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | 化学的機械研磨装置 |
| US09/084,368 US6010395A (en) | 1997-05-28 | 1998-05-27 | Chemical-mechanical polishing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13879197A JPH10329007A (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | 化学的機械研磨装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10329007A true JPH10329007A (ja) | 1998-12-15 |
Family
ID=15230309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13879197A Pending JPH10329007A (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | 化学的機械研磨装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6010395A (ja) |
| JP (1) | JPH10329007A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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