JPH11239965A - Chemical and mechanical polishing, and manufacture of integrated circuit using chemical and mechanical polishing system - Google Patents
Chemical and mechanical polishing, and manufacture of integrated circuit using chemical and mechanical polishing systemInfo
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- JPH11239965A JPH11239965A JP34087098A JP34087098A JPH11239965A JP H11239965 A JPH11239965 A JP H11239965A JP 34087098 A JP34087098 A JP 34087098A JP 34087098 A JP34087098 A JP 34087098A JP H11239965 A JPH11239965 A JP H11239965A
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- B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、一般的に、化学的機械
的な研磨、より詳細には、担体固定物を使用する化学的
機械的な研磨に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to chemical mechanical polishing, and more particularly, to chemical mechanical polishing using a carrier fixture.
【０００２】本発明の背景 化学的機械的な研磨（ＣＭＰ）は、半導体デバイスの製
造において専ら使用されている。典型的なＣＭＰシステ
ムは、１９９２年１月１４日付でＭｉｌｌｅｒ他により
出版された、「化学的機械的なプレーナー化端点の検出
のための装置及び技術のもとの場所での検討（ＩＮ Ｓ
ＩＴＵ ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ
ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＣＨＥＭＩＣＡ
Ｌ／ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＰＬＡＮＡＲＩＺＡＴＩＯ
Ｎ ＥＮＤＰＯＩＮＴ ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ）」と題さ
れる米国特許番号５,０８１,４２１中で示されている。
この特許は、化学的機械的な研磨に関してのその教授に
ついての参照文献によりこの中に組み込まれている。図
４及び５は、化学的機械的な研磨（ＣＭＰ）のための担
体固定物５１０中に位置された基板５００を示す。基板
５００は、例えば、平坦な縁５０２を有して生成される
６インチのウェーハーである。担体固定物５１０は、化
学的機械的な研磨器（示されてはいない）の中に取り付
けられる。担体固定物５１０は、ＣＭＰプロセスの間、
開口部５１５中で基板５００を支持し、基板５００が回
転するのを可能とする。担体固定物５１０は、スラリー
が担体固定物５１０の外部から、基板５００がＣＭＰプ
ロセスの間配置される開口部５１５まで導かれるのを可
能とする搬送溝５２０を含む。すなわち、搬送溝は、担
体固定物５１０の外部から開口部５１５までの通路であ
る。担体固定物５１０を使用するＣＭＰプロセスの間、
基板５００は傷つけられる可能性があり、したがって放
棄されねばならない。それ故に、基板の損傷の発生を抑
えるＣＭＰプロセスを開発するのが都合がよいであろ
う。 BACKGROUND chemical mechanical polishing of the present invention (CMP) has been used exclusively in the manufacture of semiconductor devices. A typical CMP system was published by Miller et al. On Jan. 14, 1992, "In-situ Review of Equipment and Techniques for the Detection of Chemical-Mechanical Planarized Endpoints (INS).
ITU MONITORING TECHNIQUE
AND APPARATUS FOR CHEMICA
L / Mechanical Planarizatio
N ENDPOINT DETECTION) in U.S. Patent No. 5,081,421.
This patent is incorporated herein by reference for its teachings on chemical mechanical polishing. 4 and 5 show a substrate 500 positioned in a carrier fixture 510 for chemical mechanical polishing (CMP). Substrate 500 is, for example, a 6-inch wafer created with flat edges 502. The carrier fixture 510 is mounted in a chemical mechanical polisher (not shown). The carrier fixture 510 can be used during the CMP process.
Supporting the substrate 500 in the opening 515 allows the substrate 500 to rotate. The carrier fixture 510 includes a transport groove 520 that allows slurry to be guided from outside the carrier fixture 510 to an opening 515 where the substrate 500 is located during the CMP process. That is, the transport groove is a passage from the outside of the fixed carrier 510 to the opening 515. During the CMP process using the carrier fixture 510,
Substrate 500 can be damaged and must be discarded. Therefore, it would be advantageous to develop a CMP process that reduces the occurrence of substrate damage.
【０００３】本発明の要旨 本発明は、担体固定物を使用する集積回路の製造の方法
に関する。担体固定物は、スラリーを研磨されつつある
基板まで導くための搬送溝又は通路を含まず、結果とし
て、基板に近接する縁が排除されるので、基板に対する
損傷を減少させる。発明者らは、基板５００が、ＣＭＰ
プロセスの間、従来技術の担体固定物５１０に刻み目を
付け、搬送溝５２０の縁５２５に引っかかる傾向を有す
るということを認識している。６インチ基板５００につ
いては、基板の平坦な縁は、縁５２５に引っかかる傾向
を有する。結果として、基板５００は、割れ目ができる
か壊れる可能性がある。本発明は、さらに、ＣＭＰプロ
セスの間、基板と接触する環状部材へと結合された内側
の支持部を有する担体固定物を提供する。本発明は、ま
た、環状部材に結合された内側及び外側の支持部を有す
る担体固定物を提供する。SUMMARY OF THE INVENTION [0003] The present invention relates to a method of manufacturing an integrated circuit using a carrier fixture. The carrier fixture does not include transport grooves or passages to direct the slurry to the substrate being polished, thereby reducing damage to the substrate because edges adjacent to the substrate are eliminated. The inventors assume that the substrate 500 is a CMP
It has been recognized that during the process, the prior art carrier fixture 510 is scored and has a tendency to catch on the edge 525 of the transport groove 520. For a 6-inch substrate 500, the flat edge of the substrate has a tendency to catch on the edge 525. As a result, the substrate 500 may crack or break. The present invention further provides a carrier fixture having an inner support coupled to an annular member that contacts a substrate during a CMP process. The present invention also provides a carrier fixture having inner and outer supports coupled to an annular member.
【０００４】本発明は、環状部材を含む研磨器のための
担体固定物を提供する。環状部材は、内側の領域及び外
側の領域を含む。外側の支持部は外側の領域に接して形
成され、連続的な内側の支持部は内側の領域に接して形
成される。結果として、内側の支持部が連続的であると
いう理由により、基板に近接する縁が排除されるので、
基板に対する損傷は減少する。発明者らは、ＣＭＰプロ
セスの間、基板が従来技術の担体固定物５１０に刻み目
をいれ、搬送溝５２０の縁５２５に引っかかる傾向を有
するということを認識している。６インチ基板５００に
対して、基板の平坦な縁は、縁５２５に引っかかる傾向
を有する。結果として、基板５００は、割れ目が入るか
又は壊れる可能性がある。[0004] The present invention provides a carrier fixture for a polisher that includes an annular member. The annular member includes an inner region and an outer region. The outer support is formed on the outer region and the continuous inner support is formed on the inner region. As a result, edges close to the substrate are eliminated because the inner support is continuous,
Damage to the substrate is reduced. The inventors have recognized that during the CMP process, the substrate has a tendency to score the prior art carrier fixture 510 and catch on the edge 525 of the transport groove 520. For a 6-inch substrate 500, the flat edge of the substrate has a tendency to catch on the edge 525. As a result, the substrate 500 can crack or break.
【０００５】本発明は、さらに、ＣＭＰプロセスの間、
基板に接触している環状部材に結合された内側の支持部
を有する担体固定物も提供する。本発明は、また、環状
部材に結合されている内側及び外側の支持部を有する担
体固定物を提供する。本発明は、また、スラリーを研磨
されつつある基板に導くための搬送溝又は通路を含まな
い担体固定物を提供し、結果として、基板に近接する縁
が排除されるので、基板に対する損傷を減少させる。前
述の一般的な記述及び以下の詳細な記述は、本発明に関
して限定的ではなく、例示的であるということが理解さ
れ得るであろう。[0005] The present invention further provides a method for performing
A carrier fixture having an inner support coupled to an annular member in contact with the substrate is also provided. The present invention also provides a carrier fixture having inner and outer supports coupled to an annular member. The present invention also provides a carrier fixture that does not include transport grooves or passages for directing the slurry to the substrate being polished, thereby reducing damage to the substrate because edges adjacent to the substrate are eliminated. Let it. It will be understood that the foregoing general description and the following detailed description are exemplary, but not restrictive, of the present invention.
【０００６】本発明の詳細な説明 本発明は、添付図面と共に読むとき、以下の詳細な説明
から最もよく理解されるであろう。半導体産業における
共通の経験によれば、図面の様々な特徴を比べてみるこ
とは不可能であるということが強調される。一方、様々
な特徴の寸法は、明瞭のため任意に拡張され又は縮小さ
れる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention will be best understood from the following detailed description when read in conjunction with the accompanying drawings. Common experience in the semiconductor industry emphasizes that it is not possible to compare the various features of the drawings. On the other hand, the dimensions of the various features are arbitrarily expanded or reduced for clarity.
【０００７】図を参照すると、ここで、同様の指示のた
めの数字は終始同様の要素を指し、図１は、集積回路の
製造の間使用される研磨器（示されてはいない）を含む
研磨システムにおいて使用される担体固定物１１０であ
る。研磨器は、例えば、Ａｕｒｉｇａプレーナー化シス
テム、Ａｕｒｉｇａ−Ｃプレーナー化システム、又はＣ
ＭＰ５であり、７４０６西デトロイト、チャンドラー、
アリゾナ８５２２８のＳｐｅｅｄｆａｍから各々入手可
能である。研磨器は、例えば、化学的機械的な研磨を使
用して、図２に示される基板２００を研磨するのに使用
される。研磨の間、基板２００は、担体固定物１１０中
に置かれ、スラリーを接触させて担体固定物１１０中に
配置された基板を回転させることにより研磨される。基
板２００は、当業者に知られたシリコン、ゲルマニウ
ム、ガリウムヒ素又は他の物質のような材料から形成さ
れ得る。担体固定物１１０は、（デルリンTMとして知ら
れる）アセタール樹脂、セラミクス及びポリフェニレン
の硫化物のような材料から形成され得る。Referring now to the drawings, wherein like reference numerals refer to like elements throughout, FIG. 1 includes a polisher (not shown) used during manufacture of the integrated circuit. 1 is a carrier fixture 110 used in a polishing system. The polisher can be, for example, an Auriga planarization system, an Auriga-C planarization system, or a C
MP5, 7406 West Detroit, Chandler,
Available from Speedfam, Arizona 85228, respectively. The polisher is used to polish the substrate 200 shown in FIG. 2 using, for example, chemical mechanical polishing. During polishing, the substrate 200 is placed in the carrier fixture 110 and polished by contacting the slurry and rotating the substrate disposed in the carrier fixture 110. Substrate 200 may be formed from materials such as silicon, germanium, gallium arsenide, or other materials known to those skilled in the art. The carrier fixture 110 may be formed from materials such as acetal resin (known as Delrin ™ ), ceramics, and polyphenylene sulfide.
【０００８】担体固定物１１０は、担体固定物１１０を
研磨器に取り付けるためのクリップ、ネジボルト又は留
め金を受けとめる開口部１１５を有する。図２及び３に
示されるように、担体固定物１１０の底部１１２は、ス
ラリーを基板２００に供給するための上記スラリー溝を
有さない環状部材１２０を含む。スラリー溝が、研磨の
間、スラリーを基板２００に導くのに必要ではないとい
うことが分かっている。研磨の間、十分な量のスラリー
が、内側の支持部１３０の下を基板２００まで通過す
る。[0008] The carrier fixture 110 has an opening 115 for receiving a clip, screw bolt or clasp for attaching the carrier fixture 110 to the grinder. As shown in FIGS. 2 and 3, the bottom 112 of the carrier fixing member 110 includes an annular member 120 having no slurry groove for supplying the slurry to the substrate 200. It has been found that a slurry groove is not required to direct the slurry to the substrate 200 during polishing. During polishing, a sufficient amount of slurry passes below the inner support 130 to the substrate 200.
【０００９】１ないしはそれ以上の外側の支持部１２５
は、環状部材１２０の外側の領域又は外面において、底
部１１２に接して形成される。研磨プロセスの間、外側
の支持部１２５は環状部材１２０を安定させる。スラリ
ーが内側支持部１３０の周囲の領域１２７まで導かれ得
るように、外側の領域に沿って外側の支持部１２５の間
隔を開けるようにする。各々の外側の支持部１２５は、
例えば３０゜であるθの弧に沿って延びている。各々の
外側の支持部１２５は、例えば、３０゜であるφの弧に
沿って広がる領域により間隔を開けられる。外側の支持
部１２５の厚さＸ1 は、例えば０.２５ インチ（６.３
５ ｍｍ）である。外側の支持部１２５及び内側の支持
部１３０は、従来技術におけるような搬送溝は形成しな
い。環状部材１２０の直径Ｘ4 は、例えば、８.６２５
インチ（２１９.８ ｍｍ）である。開口部１４０の直径
Ｘ3 は、例えば、５.９７５ インチ（１５１.７７ ｍ
ｍ）である。One or more outer supports 125
Is formed in contact with the bottom 112 in an outer region or outer surface of the annular member 120. The outer support 125 stabilizes the annular member 120 during the polishing process. The outer support 125 is spaced along the outer region so that the slurry can be directed to the region 127 around the inner support 130. Each outer support 125
For example, it extends along an arc of θ which is 30 °. Each outer support 125 is spaced by an area that extends along an arc of φ that is, for example, 30 °. The thickness X 1 of the outer support portion 125, for example, 0.25 inch (6.3
5 mm). The outer support portion 125 and the inner support portion 130 do not form a transport groove as in the prior art. The diameter X 4 of the annular member 120 is, for example, 8.625.
Inches (219.8 mm). Diameter X 3 of the opening 140, for example, 5.975 inches (151.77 m
m).
【００１０】内側の支持部１３０は、環状部材１２０の
内側の領域又は内側の表面に接している。内側の支持部
１３０は、開口部１４０の周囲に環を形成する。内側の
支持部１３０の厚さＸ2 は、その柔軟性を増加させるた
めに減少され得る。増加させられた柔軟性は、研磨の
間、基板２００が内側の支持部１３０と接触する際に、
基板２００に対する損傷を回避するのに望ましい。厚さ
Ｘ2 は、例えば、０.２５インチ（６.３５ ｍｍ）であ
る。[0010] The inner support 130 is in contact with the inner region or inner surface of the annular member 120. The inner support 130 forms a ring around the opening 140. The thickness X 2 of the inner support portion 130 can be reduced in order to increase its flexibility. The increased flexibility allows the substrate 200 to contact the inner support 130 during polishing.
It is desirable to avoid damage to the substrate 200. The thickness X 2 is, for example, 0.25 inches (6.35 mm).
【００１１】内側の支持部１３０及び外側の支持部１２
５は、環状部材１２０の表面の上方に、実質上、同じ長
さＺ2 突き出している。長さＺ2 は、例えば、０.２５
インチ（６.３５ ｍｍ）である。環状部材１２０の高さ
Ｚ1 は、例えば、０.４５ インチ（１１.４２ ｍｍ）で
ある。The inner support 130 and the outer support 12
5, above the surface of the annular member 120, are substantially projects the same length Z 2. The length Z 2 is, for example, 0.25
Inches (6.35 mm). Height Z 1 of the annular member 120 is, for example, 0.45 inches (11.42 mm).
【００１２】処理の間、基板２００は、例えば、化学的
機械的な研磨（ＣＭＰ）を使用して基板２００上に形成
された物質の除去のために、担体固定物１１０中の開口
部１４０の中に配置される。研磨の間、近似的に基板２
００の１２から１７％が、内側の支持部１３０の底部１
５０を超えて突き出している。基板２００上に形成され
る物質とは、例えば、伝導性の物質、酸化物、シリコ
ン、又は基板２００上に形成され得るあらゆる他の物質
である。伝導性の物質の洗浄のために使用されるスラリ
ーは、典型的にはタングステンであるが、これは、研磨
用の成分及び酸化剤を含む。都合の良い実施例におい
て、アルミニウム酸化物及び鉄の硝酸塩は、スラリー中
でそれぞれ研磨剤及び酸化剤として使用される。知られ
ているように、他のスラリーは、シリコン及び酸化物の
ような物質を研磨するのに使用され得る。During processing, the substrate 200 is provided with openings 140 in the carrier fixture 110 for removal of materials formed on the substrate 200 using, for example, chemical mechanical polishing (CMP). Placed inside. During polishing, approximately substrate 2
12 to 17% of the bottom of the inner support 130
It sticks out beyond 50. The material formed on the substrate 200 is, for example, a conductive material, oxide, silicon, or any other material that can be formed on the substrate 200. The slurry used for cleaning the conductive material is typically tungsten, which includes a polishing component and an oxidizing agent. In a preferred embodiment, aluminum oxide and iron nitrate are used as abrasives and oxidizers, respectively, in the slurry. As is known, other slurries can be used to polish materials such as silicon and oxides.
【００１３】ＣＭＰプロセスにおいて、伝導物質は、物
理的な結合すなわち機械的な摩耗及び、化学的すなわち
エッチングプロセスにより除去される。スラリー及び研
磨器のパッド（示されてはいない）が、伝導物質に押し
付けられるとき、近似的に６から８ｐｓｉの圧力におい
て、典型的に、スラリー中の酸化のための成分は、金属
酸化物の薄い層を形成するために伝導物質を酸化する。
基板２００が、パッドに関して回転するので、金属酸化
物は、それから、スラリー研磨用の成分により容易に除
去される。このプロセスは、物質が基板２００から除去
されるまで繰り返される。[0013] In the CMP process, the conductive material is removed by physical bonding or mechanical wear and chemical or etching processes. When the slurry and polisher pad (not shown) are pressed against a conductive material, at a pressure of approximately 6 to 8 psi, typically the component for oxidation in the slurry is a metal oxide The conductive material is oxidized to form a thin layer.
As the substrate 200 rotates with respect to the pad, the metal oxide is then easily removed by the slurry polishing component. This process is repeated until material is removed from substrate 200.
【００１４】担体固定物１１０が、基板２００上に形成
されたタングステンを研磨するために研磨器中で使用さ
れたとき、２１０秒間の間、各々化学的機械的な研磨を
された７２５個の基板に関して、基板の破損箇所は観測
されなかった。比較すると、従来技術の担体固定物５１
０は、各々わずか４０秒間の間、５００個のウェーハー
を研磨した後、基板の破損箇所を生じた。すなわち、担
体固定物は、従来技術の担体固定物と比較して４２５％
の増加した継続時間の間、４２％多くのウェーハーを首
尾良く研磨するのに使用された。When the carrier fixture 110 is used in a polisher to polish tungsten formed on the substrate 200, 725 substrates each chemically and mechanically polished for 210 seconds. With respect to, no broken part of the substrate was observed. In comparison, the prior art carrier immobilization material 51
0 resulted in substrate breakage after polishing 500 wafers for only 40 seconds each. That is, the carrier fixed material is 425% as compared with the prior art carrier fixed material.
Used to successfully polish 42% more wafers during the increased duration.
【００１５】本発明は、例示的な実施例を参照すること
により記述されてきたが、本発明は、それらの実施例に
制限されるものではない。むしろ、書き添えられた特許
請求の範囲は、本発明の真意及び範囲から離れることな
く当業者によってなされ得る、本発明の他の形態及び実
施例を包含するように構築されるはずである。Although the present invention has been described with reference to illustrative embodiments, the invention is not limited to those embodiments. Rather, the appended claims should be constructed to cover other forms and embodiments of the invention that can be made by one skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention.
【図１】本発明の例示的な実施例による担体固定物の上
面図である。FIG. 1 is a top view of a carrier fixture according to an exemplary embodiment of the present invention.
【図２】担体固定物の底面図である。FIG. 2 is a bottom view of the fixed carrier.
【図３】担体固定物の透視図である。FIG. 3 is a perspective view of a fixed carrier.
【図４】従来技術による担体固定物の底面図である。FIG. 4 is a bottom view of a conventional carrier fixing object.
【図５】線分５−５に沿った従来技術の担体固定物の概
略的な図解である。FIG. 5 is a schematic illustration of a prior art carrier fixture along line 5-5.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン アルバート メイツ，サード アメリカ合衆国 32837 フロリダ，オー ランド，スポーツ クラブ ウェイ 14236 (72)発明者 ジョン トーマス ソウェル アメリカ合衆国 32837 フロリダ，オー ランド，ニュート ストリート 2226 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) John Albert Mates, Third Inventor, United States 32837 Florida, Orlando, Sports Clubway 14236 (72) Inventor John Thomas Swell, United States 32837 Florida, Orlando, Newt Street 2226
Claims (14)
域、外側の領域、該外側の領域に接して形成される外側
の支持部（例えば１２５）、及び該内側の領域に接して
形成される内側の支持部（例えば１３０）を有する環状
部材（例えば１２０）中への該基板（例えば２００）の
配置の各ステップからなる方法。1. A method of manufacturing an integrated circuit, comprising: (a) providing a substrate (eg, 200); and (b) an inner region, an outer region, and an outer region formed in contact with the outer region. Each step of placing the substrate (eg, 200) in an annular member (eg, 120) having a support (eg, 125) and an inner support (eg, 130) formed in contact with the inner region. Method.
００）の研磨を含む請求項１記載の方法。2. The method according to claim 1, further comprising the step of:
The method of claim 1, comprising polishing (00).
の支持部（例えば１２５）及び該内側の支持部（例えば
１３０）が該第一の表面に接して形成される請求項１記
載の方法。3. The annular member has a first surface and the outer support (eg, 125) and the inner support (eg, 130) are formed in contact with the first surface. The method of claim 1.
外側の支持部（例えば１２５）が、該第一の表面の上方
に実質的に該同じ距離突き出している請求項３記載の方
法。4. The method of claim 3, wherein the inner support (eg, 130) and the outer support (eg, 125) project substantially the same distance above the first surface.
形成する請求項１記載の方法。5. The method according to claim 1, wherein the inner support (130) forms a ring.
５）を含む請求項１記載の方法。6. Further, a plurality of outer supports (for example, 12
The method of claim 1, comprising 5).
的である請求項１記載の方法。7. The method of claim 1, wherein said inner support (130) is continuous.
側の支持部（例えば１３０）と分離している請求項１記
載の方法。8. The method of claim 1, wherein the outer support (125) is separate from the inner support (130).
(ｂ)搬送溝を有しない環状部材（例えば１２０）中への
該基板の配置の各ステップからなる集積回路の製造方
法。9. (a) providing a substrate (eg, 200); and
(b) A method for manufacturing an integrated circuit, comprising the steps of disposing the substrate in an annular member (eg, 120) having no transport groove.
えば１２５）；及び(ｃ)該内側の領域に接して形成され
る連続的な内側の支持部（例えば１３０）を含む環状部
材（例えば１２０）を含む研磨器のための担体固定物。10. (a) inner and outer regions; (b) outer support (eg, 125) formed in contact with the outer region; and (c) formed in contact with the inner region. A carrier fixture for a polisher that includes an annular member (eg, 120) that includes a continuous inner support (eg, 130).
表面を有し、該外側の支持部（例えば１２５）及び該連
続的な内側の支持部（例えば１３０）が該第一の表面に
接して形成される請求項１０記載の該担体固定物。11. The annular member (eg, 120) has a first surface and the outer support (eg, 125) and the continuous inner support (eg, 130) are provided on the first surface. 11. The fixed carrier according to claim 10, which is formed in contact with the carrier.
０）及び該外側の支持部（例えば１２５）が、該第一の
表面の上方に実質的に該同じ距離突き出している請求項
１０記載の該担体固定物。12. The continuous inner support (eg, 13
11. The carrier fixture of claim 10, wherein 0) and the outer support (e.g., 125) project substantially the same distance above the first surface.
０）が環を形成する請求項１０記載の該担体固定物。13. The continuous inner support (eg, 13
The carrier-immobilized product according to claim 10, wherein 0) forms a ring.
２５）を含む請求項１０記載の該担体固定物。14. Further, a plurality of outer supports (for example, 1
The fixed carrier material according to claim 10, comprising (25).
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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- 1998-12-01 JP JP34087098A patent/JPH11239965A/en active Pending
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