JPH1094964A - 半導体ウェハーのｃｍｐ装置 - Google Patents

半導体ウェハーのｃｍｐ装置

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JPH1094964A JP8250116A JP25011696A JPH1094964A JP H1094964 A JPH1094964 A JP H1094964A JP 8250116 A JP8250116 A JP 8250116A JP 25011696 A JP25011696 A JP 25011696A JP H1094964 A JPH1094964 A JP H1094964A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体基板上に形成された材料層のＣＭＰ研磨
装置において、研磨レートの低下や研磨均一性の悪化を
防止し、又、被研磨ウェハー上にスクラッチ（傷）の発
生する事を防止する。 【解決手段】半導体基板上に形成された材料層のＣＭＰ
研磨装置において、研磨パッド４上のウェハーキャリア
９の前方の近傍にスラリー供給口６を設け、スラリー５
を被研磨ウェハー８に供給する。そして、研磨パッド４
上のウェハーキャリア９の後方にスラリー除去装置１を
設ける。更に、ウェハーキャリア９とスラリー除去装置
１間にコンディショニング機構１３を設ける。これによ
り、研磨パッド４上の研磨終了後のスラリー５、研磨屑
やゴミ等がスラリー除去装置１により除去可能となり、
被研磨ウェハーへのスクラッチ（傷）の発生を防止出来
る。また、常に新しいスラリー５により研磨を行うこと
で、研磨レートや研磨均一性が安定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
分野に関し、半導体基板上に形成された材料層のＣＭＰ
研磨装置に関する。
【０００１】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化に伴
い、半導体回路基板の多層化が進んでいる。半導体回路
基板の多層化に伴い、層間絶縁膜を中心とした平坦化技
術が重要となっている。層間絶縁膜の平坦化技術には種
々の方法が知られているが、半導体デバイスの高集積化
が進むにつれてＣＭＰによる平坦化技術が近年、注目さ
れている。
【０００２】従来のＣＭＰ装置（化学的機械的研磨装
置）は図３で示すように、回転する研磨プレート回転軸
３に支持され、表面に研磨パッド４（多孔質で連続孔を
有する材料で形成されている）を備えた研磨プレート２
上に被研磨ウェハー８をセットし、スラリー５（研磨
剤）を、スラリー供給口６を介して被研磨ウェハー８の
周辺から供給しながら研磨する装置である。図中、９は
ウェハーキャリア（被研磨ウェハー８保持台）、１０は
ウェハーキャリア回転軸、１２は被研磨ウェハー８を研
磨パッド４へ押しつけるための研磨圧力調整機構であ
り、７はスラリー５を研磨パッド４上に供給するスラリ
ー供給系であり、１３は研磨パッド４表面の目立て（以
下コンディショニングと呼ぶ）を行う為のコンディショ
ニング機構である。
【０００３】上記従来のＣＭＰ装置は、被研磨ウェハー
８上に成膜された層間絶縁膜等を微細なホールを有する
研磨パッド４上にスラリー５を供給し研磨パッド４に被
研磨ウェハー８を接触させながら研磨する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
装置では、スラリーは研磨パッドの中央に落とされて、
研磨パッドの回転で生じる遠心力のみでウェハーが固定
されている方向に広がる構造に成っている。従って、ウ
ェハーキャリアに固定されているウェハーと研磨パッド
の接触面に十分にしかも均一にスラリーが供給されず、
ウェハー面内での研磨の均一性や又ウェハー間での研磨
レートの違いが問題となった。
【０００５】また、研磨パッドは、多孔質の材料でその
表面には無数の凹凸がある例えば発泡ウレタン材で造ら
れており、しかもスラリーは若干粘性を持った液体から
できている。従って、通常の研磨テーブルの回転得られ
る遠心力では、ウェハーを研磨した古いスラリーを研磨
パッドから十分に取り除くことができず、研磨屑を含ん
だ古いスラリーが研磨パッドに残留して、ウェハー表面
に傷がついてしまう、という問題が起こった。
【０００６】また、研磨を続けると研磨パッドの表面の
凹凸が減少して研磨レートが低下するので、この低下を
防ぐためにコンディショニング（研磨パッドにスラリー
を供給して研磨パッドを回転させながら、１００μｍ□
程度のダイヤモンド粒を埋め込んだディスクで研磨パッ
ド上をスキャンする）と呼ばれている研磨パッドの目立
てを行う必要があるが、この時、欠落したダイヤモンド
粒が研磨パッドに残留し、このダイヤモンド粒が研磨さ
れるウェハー表面に傷をつけてしまう、という問題が残
った。
【０００７】そこで、本発明は、研磨パッドとウェハー
表面の接触面に十分に新しいスラリーを供給するととも
に、研磨パッド上から古いスラリーを効果的に除去する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のＣＭＰ装置は、
研磨プレートの回転方向に対しウェハーキャリアの前に
スラリー供給口を設け、またウェハーキャリアの後方に
スラリーを除去する装置を設けている。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図１
を参照して説明する。図１において、６は研磨プレート
の回転方向に対しウェハーキャリア９の前に設けたスラ
リー供給口であり、１はウェハーキャリアの後方に設け
たスラリーを除去する装置である。
【００１０】このように、スラリー供給口を設けること
により、研磨プレートの回転により新しいスラリーが研
磨パッドとウェハーの接触面に効率的に運ばれる。ま
た、ウェハーが研磨パッド上で回転してウェハーの研磨
に使われ古いスラリーは、研磨パッドの回転によりウェ
ハーキャリアの後方に運ばれて、スラリー除去装置によ
って除去されるため、ウェハーと研磨パッドの接触面に
は古いスラリーが回ってこない。
【実施例】次に、本発明の第１の実施例について図面を
参照して詳細に説明する。図１（ａ）および図１（ｂ）
は、本発明の第１の実施例を示す概略平面図および概略
上面図である。本実施例では、回転する研磨プレート回
転軸３に支持され、表面に研磨パッド４（多孔質で連続
孔を有する材料で形成されている）を備えた研磨プレー
ト２上に被研磨ウェハー８をセットし、スラリー５を、
ウェハーキャリア９の前方に円弧状に形成されたスラリ
ー供給口６を介して被研磨ウェハー８に供給しながら研
磨する装置である。図中、９はウェハーキャリア（被研
磨ウェハー８保持台）、１０はウェハーキャリア回転
軸、１２は被研磨ウェハー８を研磨パッド４へ押しつけ
るための研磨圧力調整機構であり、７はスラリー５を研
磨パッド４上に供給するスラリー供給系である。また、
ウェハーキャリア９後方の研磨パッド４上に研磨パッド
４洗浄用の純水シャワー１を設置している。また、ウェ
ハーキャリア９と純水シャワー１間にコンディショニン
グ機構１３を設けている。スラリー供給口６は、ウェハ
ーキャリア９に保持されている被研磨基板８に効率よく
スラリー５を供給する為に、ウェハーキャリア９近傍に
円弧状に設置するのが望ましい。又、スラリー洗浄用の
純水シャワー１の形状は、研磨パッド４上のスラリー５
を効率よく洗浄する為に、シャワーノズルを多数設置す
る事が望ましい。本研磨装置を用いて以下の条件にて被
研磨ウェハー上にＣＶＤ法で形成したＰ−ＳｉＯ2 の研
磨を行った。
【００１１】研磨プレート２の回転数：２０ｒｐｍ ウェハーキャリア回転数：２０ｒｐｍ 研磨圧力：７ｐｓｉ スラリー流量：１００ｃｃ／ｍｉｎ 純水シャワー流量：１０ｌ／ｍｉｎ 研磨パッド温度：２５℃ この結果、Ｐ−ＳiＯ2 研磨レートが安定し研磨均一性
も向上した。また、Ｐ−ＳiＯ2 上のスクラッチ（傷）
も大幅に減少した。
【００１２】次に、本発明の第２の実施例について図面
を参照して説明する。図２に第２の実施例を示す。本実
施例は、第１の実施例の研磨パッド４上に水分除去プレ
ート１１を設けたものである。水分除去プレート１１
（例えば水分吸引や水分蒸発ヒーター）は、研磨パッド
４上の水分を効率よく除去出来る様、研磨パッド４に接
触するように設置した。
【００１３】本研磨装置を用いて以下の条件にて被研磨
ウェハー上にＣＶＤ法で形成したＰ−ＳｉＯ2の研磨を
前記条件にて行った。
【００１４】この結果、第１の実施例と同様に良好な結
果が得られた。
【００１５】また、本発明の第２の実施例での水分除去
プレートは、吸引による水分除去であってもいい。
【００１６】次に本発明の第３の実施例として、上述し
た第１の実施例における純粋シャワーの代わりに、ウェ
ハーキャリア後方にスラリー吸引口を設けて、研磨パッ
ド上の古いスラリーを吸い上げても良い。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、研磨プレートの回転方
向に対しウェハーキャリアの前にスラリー供給口を設け
ることにより、研磨プレートの回転により新しいスラリ
ーが研磨パッドとウェハーの接触面に効率的に運ばれ
る。従って、常に新しいスラリーが研磨パッドとウェハ
ーの接触面に十分供給されるため、ウェハー面内での研
磨の均一性やウェハー間での研磨レートの違いが抑制さ
れる。
【００１８】また、研磨パッド上に一度研磨で使用した
古いスラリーや研磨パッドコンディショニング時に欠落
したダイヤモンド粒等を除去する手段を設けたので、研
磨されるウェハー表面の傷の発生を抑止することができ
る。
【００１９】更には、研磨パッド上に古いスラリーが溜
まらないので、研磨屑が研磨パッド表面の微細な凹凸を
埋めることが抑止される、という効果も発生する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＣＭＰ装置の第１の実施例を示す図で
あり、（ａ）は概略平面図を示し、（ｂ）は概略上面図
を示す。
【図２】本発明のＣＭＰ装置の第２の実施例を示す図で
あり、（ａ）は概略平面図を示し、（ｂ）は概略上面図
を示す。
【図３】従来の研磨装置の一例を示す概略平面図であ
る。
【符号の説明】 １ 純水シャワー ２ 研磨プレート ３ 研磨プレート回転軸 ４ 研磨パッド ５ スラリー（研磨剤） ６ スラリー供給口 ７ スラリー供給系 ８ 被研磨ウェハー ９ ウェハーキャリア １０ ウェハーキャリア回転軸 １１ 水分除去プレート １２ 研磨圧力調整機構 １３ コンディショニング機構

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体ウェハー表面を化学的機械的に研
    磨するＣＭＰ装置において、研磨パッドの回転方向に対
    しウェハーキャリアの前方にスラリー供給口を設けたこ
    とを特徴とするＣＭＰ装置。
  2. 【請求項２】 前記請求項１記載のＣＭＰ装置におい
    て、前記スラリー供給口の形状がウェハーの形状に沿っ
    て円弧状になっていることを特徴とするＣＭＰ装置。
  3. 【請求項３】 半導体ウェハー表面を化学的機械的に研
    磨するＣＭＰ装置において、研磨パッドの回転方向に対
    しウェハーキャリアの後方にスラリー除去装置を設けた
    ことを特徴とするＣＭＰ装置。
  4. 【請求項４】 前記請求項３記載のＣＭＰ装置におい
    て、前記スラリー除去装置はスラリーを吸引する装置で
    あることを特徴とするＣＭＰ装置。
  5. 【請求項５】 前記請求項４記載のＣＭＰ装置におい
    て、前記スラリー除去装置は純粋シャワーであることを
    特徴とするＣＭＰ装置。
  6. 【請求項６】 前記請求項５記載のＣＭＰ装置におい
    て、前記研磨パッドの前記回転方向に対して前記純粋シ
    ャワーの後方に更に水分除去プレートを設けたことを特
    徴とするＣＭＰ装置。
  7. 【請求項７】 前記請求項１記載のＣＭＰ装置におい
    て、更に、研磨パッドの回転方向に対しウェハーキャリ
    アの後方にスラリー除去装置を設けたことを特徴とする
    ＣＭＰ装置。
  8. 【請求項８】 前記請求項７記載のＣＭＰ装置におい
    て、前記スラリー除去装置はスラリーを吸引する装置で
    あることを特徴とするＣＭＰ装置。
  9. 【請求項９】 前記請求項８記載のＣＭＰ装置におい
    て、前記スラリー除去装置は純粋シャワーであることを
    特徴とするＣＭＰ装置。
  10. 【請求項１０】 前記請求項９記載のＣＭＰ装置におい
    て、前記研磨パッドの前記回転方向に対して前記純粋シ
    ャワーの後方に更に水分除去プレートを設けたことを特
    徴とするＣＭＰ装置。
  11. 【請求項１１】 前記請求項７記載のＣＭＰ装置におい
    て、ウェハーキャリアとスラリー除去装置の間で研磨パ
    ッドのコンディショニングを行うことを特徴とするＣＭ
    Ｐ装置。
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