JPH11170166A - 化学機械研磨方法および装置 - Google Patents
化学機械研磨方法および装置Info
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- JPH11170166A JPH11170166A JP35420097A JP35420097A JPH11170166A JP H11170166 A JPH11170166 A JP H11170166A JP 35420097 A JP35420097 A JP 35420097A JP 35420097 A JP35420097 A JP 35420097A JP H11170166 A JPH11170166 A JP H11170166A
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- polishing
- porous material
- polished
- fluid
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- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 全ての研磨対象物を能率良く高精度に研磨す
ることができる化学機械研磨方法および装置を提供す
る。 【解決手段】 被研磨物回転テーブル６に保持された基
板８に対向して配置される研磨工具回転テーブル１に硬
質研磨パッド２と多孔質物質３を装着し、硬質研磨パッ
ド２の中心部を貫通して硬質研磨パッド２の表面に研磨
スラリーを供給するスラリー供給孔４を設けるととも
に、多孔質物質３へ流体を供給する流体供給孔５を設け
る。この流体供給孔５を介して多孔質物質３への流体の
出し入れを調整することにより、多孔質物質３内の流体
と空気の割合を変化させ、硬質研磨パッド２と多孔質物
質３の複合弾性率を変化させるようにする。研磨パッド
の複合弾性率を基板８の各種の研磨対象にそれぞれ合っ
た最適な弾性率を適宜設定することができ、研磨対象毎
に最適で能率の良い研磨を行なうことができる。
ることができる化学機械研磨方法および装置を提供す
る。 【解決手段】 被研磨物回転テーブル６に保持された基
板８に対向して配置される研磨工具回転テーブル１に硬
質研磨パッド２と多孔質物質３を装着し、硬質研磨パッ
ド２の中心部を貫通して硬質研磨パッド２の表面に研磨
スラリーを供給するスラリー供給孔４を設けるととも
に、多孔質物質３へ流体を供給する流体供給孔５を設け
る。この流体供給孔５を介して多孔質物質３への流体の
出し入れを調整することにより、多孔質物質３内の流体
と空気の割合を変化させ、硬質研磨パッド２と多孔質物
質３の複合弾性率を変化させるようにする。研磨パッド
の複合弾性率を基板８の各種の研磨対象にそれぞれ合っ
た最適な弾性率を適宜設定することができ、研磨対象毎
に最適で能率の良い研磨を行なうことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子を構成
する少なくとも一つの材料を表面に有するウエハ等の基
板あるいはディスプレイ用基板を高精度にかつスループ
ット良く研磨するための化学機械研磨方法および装置に
関するものである。
する少なくとも一つの材料を表面に有するウエハ等の基
板あるいはディスプレイ用基板を高精度にかつスループ
ット良く研磨するための化学機械研磨方法および装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの超微細化や高段
差化が進み、これに伴なって、ＳＯＩ基板、Ｓｉ、Ｇａ
Ａｓ、ＩｎＰ等の半導体ウエハ、あるいは表面上に複数
の島状の半導体領域が形成された石英やガラス基板等が
用いられ、これらはいずれもフォトリソグラフィ等によ
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
平坦面が要求されるものであり、その表面には絶縁膜ま
たは金属膜あるいはそれらが混在した面となっている。
これらのウエハ等の基板を高精度に平坦化するための加
工手段としては、化学機械研磨（ＣＭＰ）方式が知られ
ている。
差化が進み、これに伴なって、ＳＯＩ基板、Ｓｉ、Ｇａ
Ａｓ、ＩｎＰ等の半導体ウエハ、あるいは表面上に複数
の島状の半導体領域が形成された石英やガラス基板等が
用いられ、これらはいずれもフォトリソグラフィ等によ
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
平坦面が要求されるものであり、その表面には絶縁膜ま
たは金属膜あるいはそれらが混在した面となっている。
これらのウエハ等の基板を高精度に平坦化するための加
工手段としては、化学機械研磨（ＣＭＰ）方式が知られ
ている。
【０００３】化学機械研磨（ＣＭＰ）を実施するための
従来の化学機械研磨装置は、図５に示すように、ＳＯＩ
基板、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の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被研磨物回転
テーブル１０３と、被研磨物回転テーブル１０３の図示
下方に対向して配設された基板１０４の直径に比較して
大きな直径を有する研磨パッド１０２が一体的に取り付
けられた研磨工具回転テーブル１０１と、研磨パッド１
０２の上面に研磨剤溶液（研磨スラリー）１０７を供給
するための研磨スラリー供給ノズル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
的に取り付けられた研磨パッド１０２の上面に研磨スラ
リー１０７を供給しつつ、基板１０４を保持する被研磨
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１
０２に押し付けた状態で、基板１０４を保持する被研磨
物回転テーブル１０３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を行なうように構成されて
いる。
従来の化学機械研磨装置は、図５に示すように、ＳＯＩ
基板、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の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被研磨物回転
テーブル１０３と、被研磨物回転テーブル１０３の図示
下方に対向して配設された基板１０４の直径に比較して
大きな直径を有する研磨パッド１０２が一体的に取り付
けられた研磨工具回転テーブル１０１と、研磨パッド１
０２の上面に研磨剤溶液（研磨スラリー）１０７を供給
するための研磨スラリー供給ノズル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
的に取り付けられた研磨パッド１０２の上面に研磨スラ
リー１０７を供給しつつ、基板１０４を保持する被研磨
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１
０２に押し付けた状態で、基板１０４を保持する被研磨
物回転テーブル１０３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を行なうように構成されて
いる。
【０００４】また、ウエハ等の基板は、図６に示すよう
に、Ｓｉウエハ１２０上に形成された多数の配線パター
ン１２１を埋め込むように全面にＳｉＯ2 等の絶縁膜１
２２が付着されているために、ウエハ等の基板には配線
パターンによって作られる凹凸と、基板の持っている大
きなうねりや厚さのばらつきが共存している。そのた
め、ウエハ等の基板を平坦化するにはこれらの両方に対
応することが必要であり、図６に図示するように軟質パ
ッド１２５と硬質パッド１２４からなる２層構造の研磨
パッド１２６を研磨テーブル１２７に取り付けて、研磨
するようにしている。すなわち、軟質パッド１２５によ
り基板１２３のうねりに追従させ、硬質パッド１２４で
絶縁膜１２２の凹凸を修正している。
に、Ｓｉウエハ１２０上に形成された多数の配線パター
ン１２１を埋め込むように全面にＳｉＯ2 等の絶縁膜１
２２が付着されているために、ウエハ等の基板には配線
パターンによって作られる凹凸と、基板の持っている大
きなうねりや厚さのばらつきが共存している。そのた
め、ウエハ等の基板を平坦化するにはこれらの両方に対
応することが必要であり、図６に図示するように軟質パ
ッド１２５と硬質パッド１２４からなる２層構造の研磨
パッド１２６を研磨テーブル１２７に取り付けて、研磨
するようにしている。すなわち、軟質パッド１２５によ
り基板１２３のうねりに追従させ、硬質パッド１２４で
絶縁膜１２２の凹凸を修正している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、基板の表面
の研磨対象としては層間絶縁膜をはじめＷ、Ｃｕ、Ａｌ
の金属膜等のように種々のものがある。これらの種々の
研磨対象を研磨する際に研磨対象を適切にかつ能率良く
研磨することができる研磨パッドの弾性係数はそれらの
研磨対象の種類毎にそれぞれ異なっており、最適にかつ
能率の良い研磨を行なうためには、それぞれの研磨対象
に適合した弾性係数を有する研磨パッドを用いることが
望ましいところである。そこで、従来は、研磨しようと
する研磨対象の種類が相違すると、研磨対象に応じた適
切な弾性係数を有する研磨パッドを用いるように、研磨
パッドを取り替えて研磨を行なうようにしていた。
の研磨対象としては層間絶縁膜をはじめＷ、Ｃｕ、Ａｌ
の金属膜等のように種々のものがある。これらの種々の
研磨対象を研磨する際に研磨対象を適切にかつ能率良く
研磨することができる研磨パッドの弾性係数はそれらの
研磨対象の種類毎にそれぞれ異なっており、最適にかつ
能率の良い研磨を行なうためには、それぞれの研磨対象
に適合した弾性係数を有する研磨パッドを用いることが
望ましいところである。そこで、従来は、研磨しようと
する研磨対象の種類が相違すると、研磨対象に応じた適
切な弾性係数を有する研磨パッドを用いるように、研磨
パッドを取り替えて研磨を行なうようにしていた。
【０００６】また、２層構造の研磨パッドを用いるとし
ても、軟質パッドと硬質パッドの種類およびそれらの組
み合わせを同じとすると、研磨対象は自ずと限られてし
まう。すなわち、研磨対象としては、前述したように層
間絶縁膜をはじめ金属膜（Ｗ、Ｃｕ、Ａｌ）等があり、
これらの全ての研磨対象を同じ研磨パッドの組み合わせ
によって研磨することは困難であり、また研磨できると
しても非常に能率の悪い研磨になってしまう。
ても、軟質パッドと硬質パッドの種類およびそれらの組
み合わせを同じとすると、研磨対象は自ずと限られてし
まう。すなわち、研磨対象としては、前述したように層
間絶縁膜をはじめ金属膜（Ｗ、Ｃｕ、Ａｌ）等があり、
これらの全ての研磨対象を同じ研磨パッドの組み合わせ
によって研磨することは困難であり、また研磨できると
しても非常に能率の悪い研磨になってしまう。
【０００７】そこで、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、全ての
研磨対象物を能率良く高精度に研磨することができる化
学機械研磨方法および装置を実現することを目的とする
ものである。
る未解決の課題に鑑みてなされたものであって、全ての
研磨対象物を能率良く高精度に研磨することができる化
学機械研磨方法および装置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方法は、被研磨物の被研磨面
に研磨工具を所定の加工圧を与えた状態で当接させ、そ
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、前記研磨工具および／または前記被研磨物
の保持部分を多孔質物質とし、前記被研磨物の被研磨面
の種類に応じて前記多孔質物質への流体の出し入れを調
整して前記多孔質物質の弾性率を変化させて研磨を行な
うことを特徴とする。
に、本発明の化学機械研磨方法は、被研磨物の被研磨面
に研磨工具を所定の加工圧を与えた状態で当接させ、そ
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、前記研磨工具および／または前記被研磨物
の保持部分を多孔質物質とし、前記被研磨物の被研磨面
の種類に応じて前記多孔質物質への流体の出し入れを調
整して前記多孔質物質の弾性率を変化させて研磨を行な
うことを特徴とする。
【０００９】また、本発明の化学機械研磨方法は、被研
磨物の被研磨面に研磨工具を所定の加工圧を与えた状態
で当接させ、そ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、前記研磨工具および／また
は前記被研磨物の保持部分を多孔質物質とし、前記多孔
質物質への流体の出し入れを時間的に調整して前記多孔
質物質の弾性率を時間的に変化させて研磨を行なうこと
を特徴とする。
磨物の被研磨面に研磨工具を所定の加工圧を与えた状態
で当接させ、そ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、前記研磨工具および／また
は前記被研磨物の保持部分を多孔質物質とし、前記多孔
質物質への流体の出し入れを時間的に調整して前記多孔
質物質の弾性率を時間的に変化させて研磨を行なうこと
を特徴とする。
【００１０】さらに、本発明の化学機械研磨装置は、被
研磨物の被研磨面に研磨工具を所定の加工圧を与えた状
態で当接させ、そ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、研磨工具を保持する部分
を多孔質物質とするとともに該多孔質物質へ流体を供給
する供給手段を設け、前記多孔質物質への流体の出し入
れを調整することにより前記多孔質物質の弾性率を自在
に変化させ、研磨工具としての性質を自在に変えること
を特徴とする。
研磨物の被研磨面に研磨工具を所定の加工圧を与えた状
態で当接させ、そ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、研磨工具を保持する部分
を多孔質物質とするとともに該多孔質物質へ流体を供給
する供給手段を設け、前記多孔質物質への流体の出し入
れを調整することにより前記多孔質物質の弾性率を自在
に変化させ、研磨工具としての性質を自在に変えること
を特徴とする。
【００１１】さらにまた、本発明の化学機械研磨装置
は、被研磨物の被研磨面に研磨工具を所定の加工圧を与
えた状態で当接させ、そ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、被研磨物の保持部
を多孔質物質とするとともに該多孔質物質へ流体を供給
する供給手段を設け、前記多孔質物質へ流体を出し入れ
することにより前記多孔質物質の弾性率を自在に変化さ
せ、研磨状態を自在に変えることを特徴とする。
は、被研磨物の被研磨面に研磨工具を所定の加工圧を与
えた状態で当接させ、そ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、被研磨物の保持部
を多孔質物質とするとともに該多孔質物質へ流体を供給
する供給手段を設け、前記多孔質物質へ流体を出し入れ
することにより前記多孔質物質の弾性率を自在に変化さ
せ、研磨状態を自在に変えることを特徴とする。
【００１２】そして、本発明の化学機械研磨装置におい
ては、被研磨物の被研磨面の種類に応じて多孔質物質の
弾性率を変化させるように構成することが好ましく、あ
るいは、多孔質物質の弾性率を時間的に変化させるよう
に構成することが好ましい。
ては、被研磨物の被研磨面の種類に応じて多孔質物質の
弾性率を変化させるように構成することが好ましく、あ
るいは、多孔質物質の弾性率を時間的に変化させるよう
に構成することが好ましい。
【００１３】
【作用】本発明の化学機械研磨方法および装置において
は、硬質研磨パッドの下に、あるいは硬質研磨パッドの
下および被研磨物（基板）の保持部に、多孔質物質を配
置し、この多孔質物質への流体の出し入れを調整するこ
とにより、多孔質物質内の流体と空気の割合を変化させ
て、全体としての弾性率を変化させるようになし、各種
の研磨対象にそれぞれ適合する弾性率を適宜設定するこ
とができ、研磨対象毎に最適で能率の良い研磨を可能と
する。さらに、多孔質物質への流体の出し入れを時間的
に調整することにより、多孔質物質内の流体と空気の割
合を時間的に変化させて全体としての弾性率を変化させ
るようにして、研磨時間の経過による研磨パッドの摩耗
に基づく弾性率の変化を補正することができ、研磨パッ
ドの摩耗に基づく研磨能率の悪化をなくし、時間的に安
定した研磨を可能とする。
は、硬質研磨パッドの下に、あるいは硬質研磨パッドの
下および被研磨物（基板）の保持部に、多孔質物質を配
置し、この多孔質物質への流体の出し入れを調整するこ
とにより、多孔質物質内の流体と空気の割合を変化させ
て、全体としての弾性率を変化させるようになし、各種
の研磨対象にそれぞれ適合する弾性率を適宜設定するこ
とができ、研磨対象毎に最適で能率の良い研磨を可能と
する。さらに、多孔質物質への流体の出し入れを時間的
に調整することにより、多孔質物質内の流体と空気の割
合を時間的に変化させて全体としての弾性率を変化させ
るようにして、研磨時間の経過による研磨パッドの摩耗
に基づく弾性率の変化を補正することができ、研磨パッ
ドの摩耗に基づく研磨能率の悪化をなくし、時間的に安
定した研磨を可能とする。
【００１４】
【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。
【００１５】図１は、本発明の化学機械研磨装置の第１
の実施例を図示する模式的な断面図である。本実施例の
化学機械研磨装置は、研磨パッドを表面に装着した研磨
工具回転テーブル１と、研磨工具回転テーブル１に相対
向して配置される被研磨物回転テーブル６とから構成さ
れ、被研磨物であるウエハ等の基板８は、バッキング材
７を介して被研磨物回転テーブル６に保持され、被研磨
物回転テーブル６とともに回転される。一方の研磨工具
回転テーブル１は、被研磨物回転テーブル６に保持され
た基板８の全面をおおうように配設され、この研磨工具
回転テーブル１には、硬質研磨パッド２が、例えば、ポ
リウレタンからなる発泡性樹脂、スポンジゴム等の多孔
質物質３を介して装着され、研磨工具回転テーブル１と
ともに回転する。
の実施例を図示する模式的な断面図である。本実施例の
化学機械研磨装置は、研磨パッドを表面に装着した研磨
工具回転テーブル１と、研磨工具回転テーブル１に相対
向して配置される被研磨物回転テーブル６とから構成さ
れ、被研磨物であるウエハ等の基板８は、バッキング材
７を介して被研磨物回転テーブル６に保持され、被研磨
物回転テーブル６とともに回転される。一方の研磨工具
回転テーブル１は、被研磨物回転テーブル６に保持され
た基板８の全面をおおうように配設され、この研磨工具
回転テーブル１には、硬質研磨パッド２が、例えば、ポ
リウレタンからなる発泡性樹脂、スポンジゴム等の多孔
質物質３を介して装着され、研磨工具回転テーブル１と
ともに回転する。
【００１６】また、研磨工具回転テーブル１には、その
軸部の中心部を貫通する流体供給孔５が形成され、この
流体供給孔５は、図示しない流体供給源に連通され、多
孔質物質３内に水、油あるいは空気等の流体を供給する
ように構成されており、また、流体供給孔５内には図示
しないスラリー供給源に連通したスラリー供給孔４とし
ての導管が挿入され、このスラリー供給孔４は、多孔質
物質３の中心部を貫通して硬質研磨パッド２の中央部の
表面まで連通し、研磨時に硬質研磨パッド２と基板８の
当接面に研磨スラリーを供給するように構成されてい
る。
軸部の中心部を貫通する流体供給孔５が形成され、この
流体供給孔５は、図示しない流体供給源に連通され、多
孔質物質３内に水、油あるいは空気等の流体を供給する
ように構成されており、また、流体供給孔５内には図示
しないスラリー供給源に連通したスラリー供給孔４とし
ての導管が挿入され、このスラリー供給孔４は、多孔質
物質３の中心部を貫通して硬質研磨パッド２の中央部の
表面まで連通し、研磨時に硬質研磨パッド２と基板８の
当接面に研磨スラリーを供給するように構成されてい
る。
【００１７】研磨工具回転テーブル１内の多孔質物質３
には、流体供給源に連通した流体供給孔５を介して流体
が適宜供給され、その供給する流体の量を調整すること
によって、多孔質物質３内の流体や空気等のそれぞれの
量の割合を調整することができる。これにより、多孔質
物質３の弾性率を適宜変化させることが可能となる。こ
のように、多孔質物質３の弾性率は、多孔質物質３内へ
の流体の出し入れを調整することによって自在に変化さ
せることができるので、硬質研磨パッド２と多孔質物質
３からなる研磨パッドにおいて、硬質研磨パッド２の弾
性率と多孔質物質３の弾性率とを合わせた複合弾性率
は、適宜変化させることが可能となる。
には、流体供給源に連通した流体供給孔５を介して流体
が適宜供給され、その供給する流体の量を調整すること
によって、多孔質物質３内の流体や空気等のそれぞれの
量の割合を調整することができる。これにより、多孔質
物質３の弾性率を適宜変化させることが可能となる。こ
のように、多孔質物質３の弾性率は、多孔質物質３内へ
の流体の出し入れを調整することによって自在に変化さ
せることができるので、硬質研磨パッド２と多孔質物質
３からなる研磨パッドにおいて、硬質研磨パッド２の弾
性率と多孔質物質３の弾性率とを合わせた複合弾性率
は、適宜変化させることが可能となる。
【００１８】この研磨パッドの複合弾性率についてさら
に定性的に説明すると、研磨パッドは粘弾性体であるの
で、硬質研磨パッド２をモデル化すると、図２の（ａ）
に示すように、弾性ばね２１ａと粘性ダッシュポット２
１ｂを並列に組み合わせたものとなる。そこで、第１実
施例における状態は、図２の（ｂ）に示すように、モデ
ル化することができる。同図において、２１は硬質研磨
パッド２をモデル化したものであり、２２は多孔質物質
３をモデル化したものであって、２３は基板である。こ
こで、硬質研磨パッド２のばね定数をｋ1 、多孔質物質
３のばね定数をｋ2 とすると、全体としてのばね定数ｋ
は、 ｋ＝ｋ1 ・ｋ2 ／（ｋ1 ＋ｋ2 ） で表わされる。多孔質物質３（そのモデル２２）のばね
定数ｋ2 は上述したようにその数値を変化させることが
できるので、上記の式からも明らかなように、全体とし
てのばね定数ｋを変化させることができ、複合弾性率も
変化させることが可能となるのである。
に定性的に説明すると、研磨パッドは粘弾性体であるの
で、硬質研磨パッド２をモデル化すると、図２の（ａ）
に示すように、弾性ばね２１ａと粘性ダッシュポット２
１ｂを並列に組み合わせたものとなる。そこで、第１実
施例における状態は、図２の（ｂ）に示すように、モデ
ル化することができる。同図において、２１は硬質研磨
パッド２をモデル化したものであり、２２は多孔質物質
３をモデル化したものであって、２３は基板である。こ
こで、硬質研磨パッド２のばね定数をｋ1 、多孔質物質
３のばね定数をｋ2 とすると、全体としてのばね定数ｋ
は、 ｋ＝ｋ1 ・ｋ2 ／（ｋ1 ＋ｋ2 ） で表わされる。多孔質物質３（そのモデル２２）のばね
定数ｋ2 は上述したようにその数値を変化させることが
できるので、上記の式からも明らかなように、全体とし
てのばね定数ｋを変化させることができ、複合弾性率も
変化させることが可能となるのである。
【００１９】図１に図示する化学機械研磨装置におい
て、基板８の研磨に際して、研磨工具回転テーブル１は
図示しない加圧機構により硬質研磨パッド２を基板８に
対して当接させた後にさらに加圧され、その際、スラリ
ー供給孔４から研磨スラリーが硬質研磨パッド２と基板
８の間に供給され、そして、研磨工具回転テーブル１お
よび被研磨物回転テーブル６をそれぞれ回転させること
により、基板８の表面が研磨される。
て、基板８の研磨に際して、研磨工具回転テーブル１は
図示しない加圧機構により硬質研磨パッド２を基板８に
対して当接させた後にさらに加圧され、その際、スラリ
ー供給孔４から研磨スラリーが硬質研磨パッド２と基板
８の間に供給され、そして、研磨工具回転テーブル１お
よび被研磨物回転テーブル６をそれぞれ回転させること
により、基板８の表面が研磨される。
【００２０】ところで、基板８の表面の研磨対象の種類
としては、前述したように、層間絶縁膜をはじめＷ、Ｃ
ｕ、Ａｌの金属膜等が挙げられ、その種類によって研磨
時の適切なパッドの弾性係数はそれぞれ異なっている。
通常、研磨対象が相違すると、研磨パッドの種類も研磨
対象に応じて適切な研磨パッドを用いるように、研磨パ
ッドを取り替えて研磨を行なっているけれども、本発明
においては、前記のように、多孔質物質３への流体の出
し入れを適宜調整することにより、研磨パッドの複合弾
性率を適宜変化させることができるので、研磨対象がど
のような種類の膜であっても、従来のように研磨パッド
を研磨対象に応じて取り替えることなく、研磨対象に応
じた最適な複合弾性率を設定することにより、適切な研
磨を効率良く行なうことが可能となる。
としては、前述したように、層間絶縁膜をはじめＷ、Ｃ
ｕ、Ａｌの金属膜等が挙げられ、その種類によって研磨
時の適切なパッドの弾性係数はそれぞれ異なっている。
通常、研磨対象が相違すると、研磨パッドの種類も研磨
対象に応じて適切な研磨パッドを用いるように、研磨パ
ッドを取り替えて研磨を行なっているけれども、本発明
においては、前記のように、多孔質物質３への流体の出
し入れを適宜調整することにより、研磨パッドの複合弾
性率を適宜変化させることができるので、研磨対象がど
のような種類の膜であっても、従来のように研磨パッド
を研磨対象に応じて取り替えることなく、研磨対象に応
じた最適な複合弾性率を設定することにより、適切な研
磨を効率良く行なうことが可能となる。
【００２１】また、基板の研磨を行なうことによって研
磨パッドの表面は次第に摩耗する。本実施例において
も、硬質研磨パッド２が摩耗してその厚みが減少する
と、前述した複合弾性率は多孔質物質３の弾性率に次第
に依存してくるようになる。そのため、硬質研磨パッド
２の通常の正常な時すなわち非摩耗時において適切な複
合弾性率を設定しても、研磨時間の経過とともに摩耗が
生じて複合弾性率が変わってくるので、研磨の能率が悪
くなってしまう。このような場合でも、本実施例におい
ては、多孔質物質３への流体の出し入れを、研磨時間の
経過とともに調整することができるので、時間的に複合
弾性率を変化させることが可能である。すなわち、硬質
研磨パッド２の摩耗時に、多孔質物質３内へ流体を送り
込み、多孔質物質３自体の弾性率を変化させて低くし、
複合弾性率を硬質研磨パッド２の非摩耗時と同等にする
ことが可能であり、このように、多孔質物質３への流体
の出し入れの調整により、研磨パッドの複合弾性率を時
間的に調整することで、時間的にも安定した研磨が可能
となる。
磨パッドの表面は次第に摩耗する。本実施例において
も、硬質研磨パッド２が摩耗してその厚みが減少する
と、前述した複合弾性率は多孔質物質３の弾性率に次第
に依存してくるようになる。そのため、硬質研磨パッド
２の通常の正常な時すなわち非摩耗時において適切な複
合弾性率を設定しても、研磨時間の経過とともに摩耗が
生じて複合弾性率が変わってくるので、研磨の能率が悪
くなってしまう。このような場合でも、本実施例におい
ては、多孔質物質３への流体の出し入れを、研磨時間の
経過とともに調整することができるので、時間的に複合
弾性率を変化させることが可能である。すなわち、硬質
研磨パッド２の摩耗時に、多孔質物質３内へ流体を送り
込み、多孔質物質３自体の弾性率を変化させて低くし、
複合弾性率を硬質研磨パッド２の非摩耗時と同等にする
ことが可能であり、このように、多孔質物質３への流体
の出し入れの調整により、研磨パッドの複合弾性率を時
間的に調整することで、時間的にも安定した研磨が可能
となる。
【００２２】次に、本発明の第２実施例を図３に基づい
て説明する。本実施例は、前記第１実施例に説明した構
成に加えて、研磨対象である基板８の保持部分にも多孔
質物質９を用いたものであり、被研磨物回転テーブル６
の軸部の中心部を貫通して形成された流体供給孔１０を
介して多孔質物質９内へ流体を供給できるように構成す
る。なお、その他の部材や構成は前記第１実施例の部材
や構成と同じであり、同じ符号を付して詳細な説明は省
略する。
て説明する。本実施例は、前記第１実施例に説明した構
成に加えて、研磨対象である基板８の保持部分にも多孔
質物質９を用いたものであり、被研磨物回転テーブル６
の軸部の中心部を貫通して形成された流体供給孔１０を
介して多孔質物質９内へ流体を供給できるように構成す
る。なお、その他の部材や構成は前記第１実施例の部材
や構成と同じであり、同じ符号を付して詳細な説明は省
略する。
【００２３】本実施例においても、流体供給孔１０を介
して多孔質物質９内へ流体を適宜出し入れすることによ
り、前記第１実施例と同様に、基板８の保持部分の弾性
率を変化させることが可能となる。このように構成する
ことによって、基板の膜の種類毎に、研磨面だけでな
く、基板８の裏面部分の弾性率を変えることができ、さ
らに能率の良い研磨を行なうことができる。
して多孔質物質９内へ流体を適宜出し入れすることによ
り、前記第１実施例と同様に、基板８の保持部分の弾性
率を変化させることが可能となる。このように構成する
ことによって、基板の膜の種類毎に、研磨面だけでな
く、基板８の裏面部分の弾性率を変えることができ、さ
らに能率の良い研磨を行なうことができる。
【００２４】本実施例を定性的に説明するモデルを図４
に図示する。同図において、２４は多孔質物質９をモデ
ル化したものであって、弾性ばね２４ａと粘性ダッシュ
ポット２４ｂを並列に組み合わせたものであり、多孔質
物質９（モデル２４）のばね定数をｋ3 とする。なお、
その他の部材は、図２に示すものと同一であり、同一符
号をもって表示する。基板８の上側にばね定数ｋをもっ
たばねと下側にばね定数ｋ3 のばねを持ったモデルとな
る。ここで、ばね定数ｋおよびｋ3 はどちらも変化させ
ることが可能であるので、前記第１実施例よりも研磨条
件の自由度が高くなり、より研磨対象に合った研磨条件
を設定することが可能となる。
に図示する。同図において、２４は多孔質物質９をモデ
ル化したものであって、弾性ばね２４ａと粘性ダッシュ
ポット２４ｂを並列に組み合わせたものであり、多孔質
物質９（モデル２４）のばね定数をｋ3 とする。なお、
その他の部材は、図２に示すものと同一であり、同一符
号をもって表示する。基板８の上側にばね定数ｋをもっ
たばねと下側にばね定数ｋ3 のばねを持ったモデルとな
る。ここで、ばね定数ｋおよびｋ3 はどちらも変化させ
ることが可能であるので、前記第１実施例よりも研磨条
件の自由度が高くなり、より研磨対象に合った研磨条件
を設定することが可能となる。
【００２５】また、本実施例においても、研磨時間の経
過による硬質研磨パッド２の磨耗時に、多孔質物質３内
へ流体を送り込み、多孔質物質３自体の弾性率を変化さ
せ、複合弾性率を硬質研磨パッド２の非磨耗時と同等に
することが可能であり、多孔質物質３への流体の出し入
れの調整により、研磨パッドの複合弾性率を時間的に調
整することで、時間的にも安定した研磨が可能となる。
過による硬質研磨パッド２の磨耗時に、多孔質物質３内
へ流体を送り込み、多孔質物質３自体の弾性率を変化さ
せ、複合弾性率を硬質研磨パッド２の非磨耗時と同等に
することが可能であり、多孔質物質３への流体の出し入
れの調整により、研磨パッドの複合弾性率を時間的に調
整することで、時間的にも安定した研磨が可能となる。
【００２６】なお、上記の実施例においては、研磨工具
回転テーブル１は基板８の全面をおおう大きさを有する
ものであるけれども、研磨工具回転テーブルを基板の面
積よりも小さく設定して、基板を部分研磨することがで
きる構成とすることも可能である。
回転テーブル１は基板８の全面をおおう大きさを有する
ものであるけれども、研磨工具回転テーブルを基板の面
積よりも小さく設定して、基板を部分研磨することがで
きる構成とすることも可能である。
【００２７】本発明の研磨方法および装置により研磨で
きる基板としては、ＳＯＩ基板、Ｓｉ、ＧａＡｓ、Ｉｎ
Ｐ等の半導体素子を構成する材料を少なくとも１つ有す
る半導体ウエハ、あるい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等があり、いずれの
基板も抵抗、ダイオード、トランジスタ等の機能素子を
作製する前であっても、作製中であってもよく、また作
製後でもよい。また、ディスプレイ用の四角形状の基板
を研磨することもできる。したがって、被研磨体である
基板の被研磨面は半導体面、絶縁性表面または導電性表
面、あるいはそれらが混在した面となっている。
きる基板としては、ＳＯＩ基板、Ｓｉ、ＧａＡｓ、Ｉｎ
Ｐ等の半導体素子を構成する材料を少なくとも１つ有す
る半導体ウエハ、あるい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等があり、いずれの
基板も抵抗、ダイオード、トランジスタ等の機能素子を
作製する前であっても、作製中であってもよく、また作
製後でもよい。また、ディスプレイ用の四角形状の基板
を研磨することもできる。したがって、被研磨体である
基板の被研磨面は半導体面、絶縁性表面または導電性表
面、あるいはそれらが混在した面となっている。
【００２８】そして、本発明に使用される研磨スラリー
（研磨剤溶液）としては、微粒子を含む液体が用いら
れ、具体的には、微粒子としては酸化シリコン（ＳｉＯ
2 等）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 等）、酸化マン
ガン（ＭｎＯ2 、Ｍｎ2 Ｏ3 、Ｍｎ3 Ｏ4 等）、酸化セ
リウム（ＣｅＯ、ＣｅＯ2 等）、酸化イットリウム（Ｙ
2 Ｏ3 等）、酸化モリブデン（ＭｏＯ2 等）、酸化カル
シウム（ＣａＯ2 等）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ
等）、酸化錫（ＳｎＯ2 等）等が挙げられ、液体として
は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム
（ＫＯＨ）、過酸化水素水（Ｈ2 Ｏ2 ）等が挙げられ
る。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。そして、この凝集の度合いにより研磨
量を変えることができる。
（研磨剤溶液）としては、微粒子を含む液体が用いら
れ、具体的には、微粒子としては酸化シリコン（ＳｉＯ
2 等）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 等）、酸化マン
ガン（ＭｎＯ2 、Ｍｎ2 Ｏ3 、Ｍｎ3 Ｏ4 等）、酸化セ
リウム（ＣｅＯ、ＣｅＯ2 等）、酸化イットリウム（Ｙ
2 Ｏ3 等）、酸化モリブデン（ＭｏＯ2 等）、酸化カル
シウム（ＣａＯ2 等）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ
等）、酸化錫（ＳｎＯ2 等）等が挙げられ、液体として
は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム
（ＫＯＨ）、過酸化水素水（Ｈ2 Ｏ2 ）等が挙げられ
る。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。そして、この凝集の度合いにより研磨
量を変えることができる。
【００２９】これらの研磨スラリーは、研磨表面に応じ
て適宜選択されて使用され、半導体表面の研磨において
は、シリカ分散水酸化ナトリウム溶液が用いられ、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、また、タングステン等の金属膜の研磨の際には酸
化アルミニウムや酸化マンガン分散の過酸化水素水が好
ましい。
て適宜選択されて使用され、半導体表面の研磨において
は、シリカ分散水酸化ナトリウム溶液が用いられ、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、また、タングステン等の金属膜の研磨の際には酸
化アルミニウムや酸化マンガン分散の過酸化水素水が好
ましい。
【００３０】
【発明の効果】本発明は、上述のように構成されている
ので、多孔質物質内の流体と空気の割合を適宜設定する
ことにより研磨パッド全体としての複合弾性率を調整す
ることができるので、研磨対象がどのような膜であって
も、能率の良い研磨を行なうことができ、さらに、研磨
時間の経過に応じて多孔質物質内の流体と空気の割合を
変化させて研磨パッド全体としての複合弾性率を調整す
ることができ、時間的にも安定した能率の良い研磨を行
なうことが可能となる。
ので、多孔質物質内の流体と空気の割合を適宜設定する
ことにより研磨パッド全体としての複合弾性率を調整す
ることができるので、研磨対象がどのような膜であって
も、能率の良い研磨を行なうことができ、さらに、研磨
時間の経過に応じて多孔質物質内の流体と空気の割合を
変化させて研磨パッド全体としての複合弾性率を調整す
ることができ、時間的にも安定した能率の良い研磨を行
なうことが可能となる。
【図１】本発明の化学機械研磨装置の第１実施例を図示
する模式的な断面図である。
する模式的な断面図である。
【図２】本発明の化学機械研磨装置の第１実施例をモデ
ル化した図であり、（ａ）は硬質研磨パッドのモデル図
であり、（ｂ）は本発明の第１実施例のモデル図であ
る。
ル化した図であり、（ａ）は硬質研磨パッドのモデル図
であり、（ｂ）は本発明の第１実施例のモデル図であ
る。
【図３】本発明の化学機械研磨装置の第２実施例を図示
する模式的な断面図である。
する模式的な断面図である。
【図４】本発明の化学機械研磨装置の第２実施例をモデ
ル化したモデル図である。
ル化したモデル図である。
【図５】従来の化学機械研磨装置の一例を概略的に図示
する斜視図である。
する斜視図である。
【図６】従来の化学機械研磨装置の他の一例を概略的に
図示する部分的拡大図である。
図示する部分的拡大図である。
１ 研磨工具回転テーブル ２ 硬質研磨パッド ３ 多孔質物質 ４ スラリー供給孔 ５ 流体供給孔 ６ 被研磨物回転テーブル ７ バッキング材 ８ 基板 ９ 多孔質物質 １０ 流体供給孔 ２１ 硬質研磨パッドのモデル ２１ａ 硬質研磨パッドのばねモデル ２１ｂ 硬質研磨パッドのダッシュポットモデル ２２、２４ 多孔質物質のモデル ２２ａ、２４ａ 多孔質物質のばねモデル ２２ｂ、２４ｂ 多孔質物質のダッシュポットモデル ２３ 基板
Claims (6)
- 【請求項１】 被研磨物の被研磨面に研磨工具を所定の
加工圧を与えた状態で当接させ、そ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、前記研
磨工具および／または前記被研磨物の保持部分を多孔質
物質とし、前記被研磨物の被研磨面の種類に応じて前記
多孔質物質への流体の出し入れを調整して前記多孔質物
質の弾性率を変化させて研磨を行なうことを特徴とする
化学機械研磨方法。 - 【請求項２】 被研磨物の被研磨面に研磨工具を所定の
加工圧を与えた状態で当接させ、そ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、前記研
磨工具および／または前記被研磨物の保持部分を多孔質
物質とし、前記多孔質物質への流体の出し入れを時間的
に調整して前記多孔質物質の弾性率を時間的に変化させ
て研磨を行なうことを特徴とする化学機械研磨方法。 - 【請求項３】 被研磨物の被研磨面に研磨工具を所定の
加工圧を与えた状態で当接させ、そ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、研磨工
具を保持する部分を多孔質物質とするとともに該多孔質
物質へ流体を供給する供給手段を設け、前記多孔質物質
への流体の出し入れを調整することにより前記多孔質物
質の弾性率を自在に変化させ、研磨工具としての性質を
自在に変えることを特徴とする化学機械研磨装置。 - 【請求項４】 被研磨物の被研磨面に研磨工具を所定の
加工圧を与えた状態で当接させ、そ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、被研磨
物の保持部を多孔質物質とするとともに該多孔質物質へ
流体を供給する供給手段を設け、前記多孔質物質へ流体
を出し入れすることにより前記多孔質物質の弾性率を自
在に変化させ、研磨状態を自在に変えることを特徴とす
る化学機械研磨装置。 - 【請求項５】 被研磨物の被研磨面の種類に応じて多孔
質物質の弾性率を変化させることを特徴とする請求項３
または４記載の化学機械研磨装置。 - 【請求項６】 多孔質物質の弾性率を時間的に変化させ
ることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項記
載の化学機械研磨装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35420097A JPH11170166A (ja) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | 化学機械研磨方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35420097A JPH11170166A (ja) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | 化学機械研磨方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11170166A true JPH11170166A (ja) | 1999-06-29 |
Family
ID=18435963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35420097A Pending JPH11170166A (ja) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | 化学機械研磨方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11170166A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010208016A (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-24 | Lg Chem Ltd | フロートガラス研磨システム |
| JP2010208014A (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-24 | Lg Chem Ltd | フロートガラス研磨システム |
| JP2010208015A (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-24 | Lg Chem Ltd | フロートガラス研磨システム及びその方法 |
-
1997
- 1997-12-08 JP JP35420097A patent/JPH11170166A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010208016A (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-24 | Lg Chem Ltd | フロートガラス研磨システム |
| JP2010208014A (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-24 | Lg Chem Ltd | フロートガラス研磨システム |
| JP2010208015A (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-24 | Lg Chem Ltd | フロートガラス研磨システム及びその方法 |
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