WO2004077538A1 - Polishing device, polishing method, and semiconductor device producing method - Google Patents
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Abstract
A wafer is polished by relatively moving a polishing tool (30) and the wafer while applying a load between the polishing member (40) of the polishing tool (30) and a polishing subject. The polishing tool (30) is disposed above the wafer. The polishing tool (30) is fixed to a tension flange (31) through a flexible drive ring (33) and is capable of vertical displacement. An urging force applying section (50) consisting of permanent magnets (53, 54) gives an urging force (magnetic force) which tends to wholly upwardly move the polishing member (40) against the force (which is gravity due to self-weight plus air pressure in the inner space (S) of the tension flange (31)) which tends to wholly downwardly move the polishing member (40). This makes it possible to polish the polishing subject with a load lower than the load due to the self-weight of the polishing member.
Description
研磨装置、 研磨方法、 及び半導体デバイスの製造方法 Polishing apparatus, polishing method, and semiconductor device manufacturing method
技術分野 Technical field
本発明は、 内部に半導体回路等が形成されたウェハ等の半導体ウェハ などの被研磨物の研磨に用いら明れる研磨装置及ぴ研磨方法、 この研磨装 置又は研磨方法を用いた半導体デバイスの製造方法に関するものである 田 背景技術 The present invention relates to a polishing apparatus and a polishing method used for polishing an object to be polished such as a semiconductor wafer such as a wafer having a semiconductor circuit formed therein, and a semiconductor device using the polishing apparatus or the polishing method. Related to the manufacturing method
従来から、 内部に半導体回路等が形成されたウェハを平坦化する研磨 装置として、 例えば、 特開平 1 1— 1 5 6 7 1 1号公報、 特開 2 0 0 2 - 1 0 0 5 9 3号公報に開示された研磨装置が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a polishing apparatus for flattening a wafer having a semiconductor circuit and the like formed therein, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-156711, Japanese Patent Application Laid-Open No. There is known a polishing apparatus disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. H10-26095.
特開平 1 1— 1 5 6 7 1 1号公報、 特開 2 0 0 2— 1 0 0 5 9 3号公 報に開示された研磨装置では、 研磨工具をウェハの上側に配置し、 研磨 工具の研磨部材とウェハとの間に荷重を加えつつ、 研磨工具及びウェハ をそれぞれ回転させるとともに研磨工具を揺動させることで、 研磨工具 とウェハとを相対移動させることにより、 ウェハを研磨する。 前記研磨 工具は、 研磨部材の他に、 研磨部材を上下方向等に変位可能にフレキシ ブルに支持する支持部を有している。 したがって、 研磨部材とウェハと の間に加わる荷重には、 研磨部材の自重による荷重が含まれる。 また、 研磨部材には大気圧より高い空気圧による力が下向きに加えられる。 こ のため、 研磨部材とウェハとの間に加わる荷重には、 空気圧による荷重 も含まれる。 よって、 特開平 1 1一 1 5 6 7 1 1号公報、 特開 2 0 0 2 - 1 0 0 5 9 3号公報に開示された研磨装置では、 研磨部材とウェハと の間に加わる荷重は、 研磨部材の自重による荷重と空気圧による荷重と
を加算したものとなっている。 また、 研磨部材とウェハとの間の荷重の 調整は、 研磨部材を下向きに付勢する前記空気圧の大きさを調整するこ とで、 行っている。 In the polishing apparatus disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 11-1567-111 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-010593, a polishing tool is disposed above a wafer, and the polishing tool is disposed. The wafer is polished by rotating the polishing tool and the wafer and swinging the polishing tool while applying a load between the polishing member and the wafer to relatively move the polishing tool and the wafer. The polishing tool has, in addition to the polishing member, a support portion that flexibly supports the polishing member so as to be vertically displaceable or the like. Therefore, the load applied between the polishing member and the wafer includes the load due to the weight of the polishing member. Further, a force by air pressure higher than the atmospheric pressure is applied to the polishing member in a downward direction. For this reason, the load applied between the polishing member and the wafer includes a load due to air pressure. Therefore, in the polishing apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-1567-111 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 200-100053, the load applied between the polishing member and the wafer is The load due to the weight of the abrasive member and the load due to air pressure Has been added. The adjustment of the load between the polishing member and the wafer is performed by adjusting the magnitude of the air pressure that urges the polishing member downward.
また、 特開平 1 1一 1 5 6 7 1 1号公報、 特開 2 0 0 2— 1 0 0 5 9 3号公報に開示された研磨装置では、 研磨部材は、 ベース部材と、 研磨 体としての研磨パッ ドと、 研磨パッ ドが取り付けられベース部材に対し て着脱自在に装着される研磨体支持部材と、 から構成されている。 研磨 体支持部材は、 セラミック又はアルミニゥム合金等の単一材料で構成さ れている。 以上述べた点は、 特開平 1 1一 1 5 6 7 1 1号公報、 特開 2 0 0 2— 1 0 0 5 9 3号公報に開示された研磨装置に共通している。 特開 2 0 0 2— 1 0 0 5 9 3号公報に開示された研磨装置では、 特開 平 1 1一 1 5 6 7 1 1号公報に開示された研磨装置と同様の構成に加え て、 ウェハの研磨中に研磨部材に矯正モーメントを与えてウェハ表面に 対する研磨部材の姿勢を一定に保持する姿勢保持手段を有している。 し たがって、 特開 2 0 0 2— 1 0 0 5 9 3号公報に開示された研磨装置で は、 研磨部材が研磨時に前述した揺動により ウェハからはみ出しても、 研磨部材の傾きが矯正され、 ウェハの周辺部が過剰に研磨されてだれて (片べり して） しまうことがない。 特開 2 0 0 2— 1 0 0 5 9 3号公報 には、 研磨工具を回転自在に支持する移動ステージに対して固定され通 電されるコイル、 及ぴ、 研磨部材に対して固定され前記コイルとの間で 前記矯正モーメントを与えるためのローレンツ力を発生させる磁界を生 ずる永久磁石、 からなる電磁ァクチユエータを、 姿勢保持手段として用 いる例が、 開示されている。 この例では、 前記コイルは、 研磨部材の円 周方向に渡って 4分割されており、 各部のコイルに流れる電流量をそれ ぞれ独立して調整することで、 前記矯正モーメントを与えている。 . 近年、 半導体集積回路の更なる髙集積化、 微細化に伴って、 配線パタ
ーン間の間隔が一段と狭まっている。 このため、 パターン間隔の狭小化 にも拘わらず配線パターン間の絶縁性を確保するため、 層間絶縁膜の材 料として、 L o w— k (低誘電率） 材料が用いられるようになつてきて いる。 1 0 ー 1^材料は、 一般的に多孔質材料であり、 例えば、 多孔質 シリカを挙げることができる。 このような L o w— k材料を用いた半導 体ウェハを平坦化研磨する場合、 L o w— k材料の多孔質構造を破壊す ることなく研磨する必要がある。 したがって、 多孔質構造は非常に脆い ことから、 研磨部材とウェハとの間の荷重を十分に低く しなければなら ない。 Further, in the polishing apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-156711 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-109593, the polishing member comprises a base member and a polishing body. And a polishing body supporting member to which the polishing pad is attached and which is detachably attached to the base member. The abrasive support member is made of a single material such as ceramic or aluminum alloy. The points described above are common to the polishing apparatuses disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-15671 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 200-100593. In the polishing apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-100593, the polishing apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. And a posture holding means for applying a correction moment to the polishing member during polishing of the wafer to maintain a constant posture of the polishing member with respect to the wafer surface. Therefore, in the polishing apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-010593, even if the polishing member protrudes from the wafer due to the above-described swing during polishing, the inclination of the polishing member is corrected. As a result, the peripheral portion of the wafer is not excessively polished, and does not come off (shear). Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-010593 discloses a coil fixed to a moving stage that rotatably supports a polishing tool and electrically connected thereto, and a coil fixed to a polishing member. An example is disclosed in which an electromagnetic actuator comprising a permanent magnet that generates a magnetic field that generates a Lorentz force for giving the correction moment between the coil and the coil is used as a posture holding unit. In this example, the coil is divided into four parts in the circumferential direction of the polishing member, and the correction moment is given by independently adjusting the amount of current flowing through each part of the coil. In recent years, with the increasing integration and miniaturization of semiconductor integrated circuits, The gap between the loops has been further reduced. For this reason, low-k (low dielectric constant) materials are being used as materials for interlayer insulating films in order to ensure insulation between wiring patterns despite the reduction in pattern spacing. . The 10-1 ^ material is generally a porous material, for example, porous silica. When flattening and polishing a semiconductor wafer using such a low-k material, it is necessary to polish the semiconductor wafer without breaking the porous structure of the low-k material. Therefore, the load between the polishing member and the wafer must be sufficiently low because the porous structure is very brittle.
ところが、 前述した従来の研磨装置では、 研磨部材とウェハとの間の 荷重の調整は、 研磨部材を下向きに付勢する空気圧の大きさを調整する ことで、 行っている。 したがって、 研磨部材の自重による荷重程度の低 荷重 （例えば、 7 0 g Z c m 2 ( = 1 p s i ) 以下） でウェハを研磨し ようとすると、 空気圧を大気圧程度の低い範囲で制御しなければならな レ、。 しかし、 空気圧を低い範囲で制御する場合には、 空気圧を高い範囲 で制御する場合に比べて、 高精度で空気圧を制御することができず、 高 い精度で所望の荷重にすることができない。 したがって、 高精度でゥェ ハを平坦化することができない。 However, in the above-described conventional polishing apparatus, the load between the polishing member and the wafer is adjusted by adjusting the magnitude of the air pressure that urges the polishing member downward. Therefore, when attempting to polish a wafer with a load as low as the load due to the weight of the polishing member (for example, 70 g Zcm 2 (= 1 psi) or less), the air pressure must be controlled within a range as low as atmospheric pressure. Nanare. However, when controlling the air pressure in a low range, compared to controlling the air pressure in a high range, the air pressure cannot be controlled with high precision, and the desired load cannot be achieved with high precision. Therefore, the wafer cannot be planarized with high accuracy.
また、 前述した従来の研磨装置では、 研磨部材の自重による荷重が、 ウェハと研磨部材との間にかかってしまい、 ウェハと研磨部材との間の 荷重を、研磨部材の自重による荷重より小さくすることができなかった。 このため、 例えば 7 gノ c m 2 ( = 0 . 1 p s i ) 以下の極低荷重でゥ ェハを研磨することは不可能であった。 したがって、 L o w— k材料の 多孔質構造の破壌の可能性を十分に低減することは、 困難であった。 以上、 ウェハの研磨を例に挙げて説明したが、 他の被研磨物を研磨す る場合にも、低荷重や極低荷重で研磨することが要請される場合もある。
発明の開示 Further, in the conventional polishing apparatus described above, the load due to the own weight of the polishing member is applied between the wafer and the polishing member, and the load between the wafer and the polishing member is made smaller than the load due to the own weight of the polishing member. I couldn't do that. For this reason, it was impossible to polish the wafer with an extremely low load of, for example, 7 g / cm 2 (= 0.1 psi) or less. Therefore, it was difficult to sufficiently reduce the possibility of rupture of the porous structure of the low-k material. As described above, polishing of a wafer has been described as an example. However, when polishing another object to be polished, polishing with a low load or an extremely low load may be required. Disclosure of the invention
本発明は、 このような事情に鑑みてなされたもので、 研磨部材の自重 による荷重よりも低い荷重で被研磨物を研磨することができる研磨装置 を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a polishing apparatus capable of polishing an object to be polished with a load lower than a load of the polishing member due to its own weight.
また、 本発明は、 研磨部材の自重による荷重程度の低荷重で高い精度 で被研磨物を研磨することができる研磨装置及び研磨方法を提供するこ とを目的とする。 Another object of the present invention is to provide a polishing apparatus and a polishing method that can polish an object to be polished with high accuracy under a load as low as about the weight of the polishing member by its own weight.
さらに、 本発明は、 従来の半導体デバイス製造方法に比べて、 歩留り が向上し低コス トで半導体デバイスを製造することができる半導体デバ イスの製造方法、 及び低コストの半導体デバイスを提供することを目的 とする。 Further, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device capable of manufacturing a semiconductor device with improved yield and low cost as compared with a conventional semiconductor device manufacturing method, and a low-cost semiconductor device. Purpose.
前記目的を達成ための第 1の発明は、 研磨部材を有する研磨工具の前 記研磨部材と被研磨物との間に荷重を加えつつ、 前記研磨工具と前記被 研磨物とを相対移動させることにより、 前記被研磨物を研磨する研磨装 置であって、 前記研磨部材を全体的に前記被研磨物側へ移動させようと する力に抗して、 前記研磨部材を全体的に前記被研磨物とは反対側へ移 動させようとする付勢力を与える付勢力付与部を備えたことを特徴とす るものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a polishing tool having a polishing member, wherein the polishing tool and the workpiece are relatively moved while applying a load between the polishing member and the workpiece. A polishing apparatus for polishing the object to be polished, wherein the polishing member is entirely polished against the force for moving the polishing member toward the object to be polished as a whole. It is characterized in that it is provided with an urging force applying portion for applying an urging force to move the object to the opposite side.
前記目的を達成ための第 2の発明は、 研磨部材を有する研磨工具の前 記研磨部材と被研磨物との間に荷重を加えつつ、 前記研磨工具と前記被 研磨物とを相対移動させることにより、 前記被研磨物を研磨する研磨装 置であって、 前記研磨部材を全体的に前記被研磨物側へ移動させようと する力に抗して、 前記研磨部材を全体的に前記被研磨物とは反対側へ移 動させようとする付勢力を与える付勢力付与部を備え、 前記付勢力付与 部は、 少なく とも前記被研磨物の研磨時において、 定常的に前記付勢力
を与えることを特徴とするものである。 A second invention for achieving the above object is a polishing tool having a polishing member, wherein the polishing tool and the workpiece are relatively moved while applying a load between the polishing member and the workpiece. A polishing apparatus for polishing the object to be polished, wherein the polishing member is entirely polished against the force for moving the polishing member toward the object to be polished as a whole. An urging force applying unit that applies an urging force to move the object to the opposite side, wherein the urging force applying unit constantly urges the urging force at least during polishing of the object to be polished. Is provided.
前記目的を達成ための第 3の発明は、 前記第 1の発明又は第 2の発明 であって、 前記研磨工具は、 前記研磨部材を変位可能に支持する支持部 を有し、 前記研磨部材及び前記支持部は一緒に回転し、 前記付勢力付与 部は、 前記研磨部材に固定されるかあるいは前記研磨部材と一体に構成 された第 1の部分と、 前記支持部に固定されるかあるいは前記支持部と 一体に構成された第 2の部分とを有し、 前記第 1の部分と前記第 2の部 分との間で前記付勢力を生ずることを特徴とするものである。 A third invention for achieving the above object is the first invention or the second invention, wherein the polishing tool has a support portion that displaceably supports the polishing member. The support portion rotates together, and the urging force applying portion is fixed to the polishing member or a first portion integrally formed with the polishing member, and is fixed to the support portion, or A second portion formed integrally with the support portion, wherein the urging force is generated between the first portion and the second portion.
前記第 1の部分及び第 2の部分の組み合わせの例としては、 永久磁石 と永久磁石との組み合わせ、 永久磁石と電磁石との組み合わせ、 永久磁 石又は電磁石と磁性材料との組み合わせ、 及び、 ローレンツ力発生用の コイルと磁界発生部 (例えば、 永久磁石） との組み合わせを、 挙げるこ とができる。 Examples of the combination of the first portion and the second portion include a combination of a permanent magnet and a permanent magnet, a combination of a permanent magnet and an electromagnet, a combination of a permanent magnet or an electromagnet and a magnetic material, and Lorentz force Combinations of a generating coil and a magnetic field generator (for example, a permanent magnet) can be cited.
前記目的を達成ための第 4の発明は、 前記第 1の発明から第 3の発明 のいずれかであって、 前記被研磨物の研磨時に前記研磨部材が前記被研 磨物の上側に配置され、 前記研磨工具は、 前記研磨部材を少なく とも略 上下方向に変位可能に支持する支持部を有し、 前記研磨部材を全体的に 前記被研磨物側へ移動させようとする前記力は、 前記研磨部材の自重に よる重力を含むことを特徴とするものである。 A fourth invention for achieving the above object is any one of the first invention to the third invention, wherein the polishing member is arranged above the polished object when polishing the polished object. The polishing tool has a support portion that supports the polishing member so that it can be displaced in at least a substantially vertical direction, and the force for moving the polishing member as a whole toward the object to be polished is: It is characterized by including gravity caused by the weight of the polishing member.
前記目的を達成ための第 5の発明は、 前記第 4の発明であって、 前記 研磨部材と前記被研磨物との間に加えられる前記荷重は、 前記研磨部材 の自重による荷重より小さいものである。 A fifth invention for achieving the above object is the fourth invention, wherein the load applied between the polishing member and the object to be polished is smaller than a load due to the own weight of the polishing member. is there.
前記目的を達成ための第 6の発明は、 前記第 1の発明から第 5の発明 のいずれかであって、 前記研磨部材を全体的に前記被研磨物側へ移動さ せようとする前記力は、 流体圧による力を含むことを特徴とするもので ある。
前記目的を達成ための第 7の発明は、 前記第 1の発明から第 6の発明 のいずれかであって、 前記付勢力が磁力又はローレンツ力であることを 特徴とするものである。 A sixth invention for achieving the above object is any one of the first invention to the fifth invention, wherein the force for moving the polishing member as a whole toward the object to be polished is provided. Is characterized by including a force due to fluid pressure. A seventh invention for achieving the above object is any one of the first invention to the sixth invention, wherein the urging force is a magnetic force or a Lorentz force.
前記目的を達成ための第 8の発明は、 研磨部材を有する研磨工具の前 記研磨部材と被研磨物との間に荷重を加えつつ、 前記研磨工具と前記被 研磨物とを相対移動させることにより、 前記被研磨物を研磨する研磨装 置であって、 前記被研磨物の研磨時に前記研磨部材が前記被研磨物の上 側に配置され、 前記研磨工具は、 前記研磨部材を少なく とも略上下方向 に変位可能に支持する支持部を有し、 前記研磨部材は、 ベース部材と、 研磨体と、 前記研磨体が取り付けられ前記ベース部材に対して着脱自在 に装着される研磨体支持部材とを有し、 前記研磨体支持部材は、 互いに 異なる比重を持つ材料でそれぞれ構成された 2つ以上の部位を有するこ とを特徴とするものである。 An eighth invention for achieving the above object is a polishing tool having a polishing member, wherein the polishing tool and the workpiece are relatively moved while applying a load between the polishing member and the workpiece. A polishing apparatus for polishing the object to be polished, wherein the polishing member is disposed above the object to be polished during polishing of the object to be polished, and the polishing tool comprises at least approximately the polishing member. A polishing member, the polishing member including a base member, a polishing body, and a polishing body supporting member to which the polishing body is attached and which is detachably attached to the base member; Wherein the polishing body supporting member has two or more portions each made of a material having a specific gravity different from each other.
前記目的を達成ための第 9の発明は、 研磨部材を有する研磨工具の前 記研磨部材と被研磨物との間に荷重を加えつつ、 前記研磨工具と前記被 研磨物とを相対移動させることにより、 前記被研磨物を研磨する研磨装 置であって、 前記被研磨物の研磨時に前記研磨部材が前記被研磨物の上 側に配置され、 前記研磨工具は、 前記研磨部材を少なく とも略上下方向 に変位可能に支持する支持部を有し、 前記研磨部材は、 ベース部材と、 研磨体と、 前記研磨体が取り付けられ前記ベース部材に対して着脱自在 に装着される研磨体支持部材とを有する、 研磨装置を用い、 前記被研磨 物を研磨する研磨方法において、 実質的に同一の外形寸法を有するとと もに互いに異なる重量を有する複数の前記研磨体支持部材を用意し、 前 記複数の研磨体支持部材のうちの選択した 1つの研磨体支持部材を、 前 記ベース部材に装着して、 前記被研磨物を研磨することを特徴とするも のである。
前記目的を達成ための第 1 0の発明は、 前記第 9の発明であって、 前 記複数の研磨体支持部材のうちの少なく とも 1つの研磨体支持部材は、 互いに異なる比重を持つ材料でそれぞれ構成された 2つ以上の部位を有 することを特徴とするものである。 A ninth invention for achieving the above object is a polishing tool having a polishing member, wherein the polishing tool and the workpiece are relatively moved while applying a load between the polishing member and the workpiece. A polishing apparatus for polishing the object to be polished, wherein the polishing member is disposed above the object to be polished during polishing of the object to be polished, and the polishing tool comprises at least approximately the polishing member. A polishing member, the polishing member including a base member, a polishing body, and a polishing body supporting member to which the polishing body is attached and which is detachably attached to the base member; In the polishing method for polishing an object to be polished using a polishing apparatus, a plurality of the polishing body support members having substantially the same outer dimensions and having different weights are prepared. Multiple polishing One polishing body supporting member selected from among the support member, and attached to the front SL base member, by also in the range characterized by polishing the object to be polished. A tenth invention for achieving the above object is the ninth invention, wherein at least one of the plurality of polishing body support members is made of a material having a specific gravity different from each other. It is characterized by having two or more sites each configured.
前記目的を達成ための第 1 1の発明は、 前記第 9の発明であって、 前 記複数の研磨体支持部材のうちの少なく とも 2つの研磨体支持部材の 各々は、 互いに異なる比重を持つ材料でそれぞれ構成された 2つ以上の 部位を有し、 前記少なく とも 2つの研磨体支持部材について、 用いられ る各材料の種類が同じでかつ前記各材料の体積比が異なることを特徴と するものである。 The eleventh invention for achieving the above object is the ninth invention, wherein at least two of the plurality of abrasive support members among the plurality of abrasive support members have different specific gravities. It has two or more portions each made of a material, and the at least two abrasive support members are of the same kind of each material used and different in volume ratio of each material. Things.
前記目的を達成ための第 1 2の発明は、 前記第 1の発明から第 8の発 明のいずれかの研磨装置又は前記第 9の発明から第 1 1の発明のいずれ かの研磨方法を用いて、 半導体ウェハの表面を平坦化する工程を有する ことを特徴とする半導体デバイスの製造方法である。 図面の簡単な説明 According to a twelfth invention for achieving the object, a polishing apparatus according to any one of the first invention to the eighth invention or a polishing method according to any one of the ninth invention to the eleventh invention is used. And a step of flattening the surface of the semiconductor wafer. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1は、 本発明の第 1の実施の形態である研磨装置を模式的に示す部 分断面側面図である。 FIG. 1 is a partial cross-sectional side view schematically illustrating a polishing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
図 2は、 図 1に示す研磨装置における研磨工具の付近の拡大断面図で ある。 FIG. 2 is an enlarged sectional view of the vicinity of a polishing tool in the polishing apparatus shown in FIG.
図 3は、 図 2に示す研磨工具の分解斜視図である。 FIG. 3 is an exploded perspective view of the polishing tool shown in FIG.
図 4は、 本発明の第 2の実施の形態による研磨装置の要部を示す部分 断面側面図である。 FIG. 4 is a partial cross-sectional side view showing a main part of a polishing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
図 5は、 本発明の第 3の実施の形態による研磨装置における研磨工具 の付近の拡大断面図である。 FIG. 5 is an enlarged sectional view near a polishing tool in a polishing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
図 6は、 本発明の第 4の実施の形態による研磨装置において用いられ
る、 研磨パッ ドを貼り付けたパッ ドブレートを示す断面図である。 FIG. 6 shows a polishing apparatus used in the polishing apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a pad plate to which a polishing pad is attached.
図 7は、 半導体デバイス製造プロセスを示すフローチヤ一トである。 発明を実施するための最良の形態 FIG. 7 is a flowchart showing a semiconductor device manufacturing process. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下、 本発明の実施の形態の例を、 図を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第 1の実施の形態] - 図 1は、 本発明の第 1の実施の形態による研磨装置 1を模式的に示す部 分断面側面図である。 図 2は、 図 1に示す研磨装置 1における研磨工具 (研磨ヘッ ド） 3 0の付近の拡大断面図である。 図 3は、 図 2に示す研 磨工具 3 0の分解斜視図である。 First Embodiment FIG. 1 is a partial cross-sectional side view schematically showing a polishing apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of a polishing tool (polishing head) 30 in the polishing apparatus 1 shown in FIG. FIG. 3 is an exploded perspective view of the polishing tool 30 shown in FIG.
本実施の形態による研磨装置 1は、 C M P装置 （化学的機械的研磨装 置） として構成されているが、 本発明は他の研磨装置にも適用すること ができる。 The polishing apparatus 1 according to the present embodiment is configured as a CMP apparatus (chemical mechanical polishing apparatus), but the present invention can be applied to other polishing apparatuses.
本実施の形態による研磨装置 1においては、 図 1に示すように、 基台 1 0の上面にテーブル支持部 1 1が設けられている。 テーブル支持部 1 1には、シャフ ト 1 2が垂直に延びた状態で回転自在に支持されている。 シャフト 1 2の上端には、 回転テーブル 1 3が水平に設けられている。 回転テーブル 1 3の上面側には、 被研磨物としてのウェハ Wが吸着保持 される。 回転テーブル 1 3は、 テーブル支持部 1 1に内蔵された電動モ —タ M lでシャフ ト 1 2を駆動することにより、 水平面内で回転させる ことができるようになつている。 In the polishing apparatus 1 according to the present embodiment, a table support 11 is provided on the upper surface of a base 10 as shown in FIG. A shaft 12 is rotatably supported on the table support 11 in a vertically extending state. At the upper end of the shaft 12, a turntable 13 is provided horizontally. A wafer W as an object to be polished is suction-held on the upper surface side of the turntable 13. The rotary table 13 can be rotated in a horizontal plane by driving the shaft 12 with an electric motor Ml built in the table support 11.
テーブル支持部 1 1の側方には、 支柱 1 4が垂直に延びるように設け られている。 支柱 1 4は、 水平アーム 1 6が固定された第 1移動ステー ジ 1 5を、 上下方向に移動自在に支持している。 水平アーム 1 6は、 回 転テーブル 1 3の上方を水平に延びている。 水平アーム 1 6は、 スピン ドル 2 0を垂直状態に保持する第 2移動ステージ 1 7を、 水平方向に移
動自在に支持している。 第 1移動ステージ 1 5は、 これに内蔵された電 動モータ M 2の駆動により、 支柱 1 4上を上下方向に移動することがで きるようになつている。 第 2移動ステージ 1 7は、 これに内蔵された電 動モータ M 3 の駆動により、 水平アーム 1 6上を水平方向に移動するこ とができるようになつている。 また、 スピン ドル 2 0は、 第 2移動ステ ージ 1 7に内蔵された電動モータ M 4により回転駆動される。 スピンド ル 2 0の回転軸は、 シャフ ト 1 2の回転軸とほぼ平行に延びている。 On the side of the table support 11, a column 14 is provided so as to extend vertically. The column 14 supports the first moving stage 15 to which the horizontal arm 16 is fixed so as to be vertically movable. The horizontal arm 16 extends horizontally above the turntable 13. The horizontal arm 16 moves the second moving stage 17 that holds the spindle 20 vertically, in the horizontal direction. It is movably supported. The first moving stage 15 can move up and down on the column 14 by driving an electric motor M2 incorporated therein. The second moving stage 17 can move horizontally on the horizontal arm 16 by driving an electric motor M 3 incorporated therein. The spindle 20 is driven to rotate by an electric motor M4 built in the second movement stage 17. The axis of rotation of the spindle 20 extends substantially parallel to the axis of rotation of the shaft 12.
スピン ドル 2 0の下端部には、 研磨工具 3 0が取り付けられている。 研磨工具 3 0は、 図 2及び図 3に示すように、 スピン ドル 2 0に取り付 けられた円盤部材 3 1 a とその下面側にボルト B 1により取り付けられ た円筒部材 3 1 b とからなるテンショ ンフランジ 3 1 と、 円筒部材 3 1 bの下端部にボル'ト B 2により固定されたリング部材 3 2と、 円筒部材 3 1 bとリング部材 3 2との間に外周部が挟持された円盤状のドライブ リング 3 3と、 ドライブリ ング 3 3の下面側に取り付けられた研磨部材 4 0と力 ら構成されている。 A polishing tool 30 is attached to the lower end of the spindle 20. As shown in FIGS. 2 and 3, the polishing tool 30 is composed of a disk member 31a attached to the spindle 20 and a cylindrical member 31b attached to a lower surface of the disk member 31 by bolts B1. The outer peripheral portion is sandwiched between the cylindrical member 31b and the ring member 32, and the ring member 32 fixed to the lower end of the cylindrical member 31b by a bolt B2. And a polishing member 40 attached to the lower surface of the drive ring 33 and a force.
ドライブリング 3 3は、 金属性のドライブプレート 3 4とこの下面側 に積層されるゴム製のダイアフラム 3 5とからなり、 それぞれの中央部 にはほぼ同一半径の円形孔 3 4 a， 3 5 aが設けられている。 ドライブ プレート 3 4及ぴダイアフラム 3 5は、 前述したようにテンションフラ ンジ 3 1 とリング部材 3 2との間にに挟持されてその外周部が固定され る。 しかし、 ドライブプレー ト. 3 4は、 自身に設けられた中心からの距 離が異なる同心弧状の 3種の透孔 3 4 b， 3 4 c , 3 4 dにより、 適当 な可撓性を有している。 このため、 ドライブプレート 3 4は、 面外方向 (上下方向を含む） に微少変形することが可能である。 ダイアフラム 3 5は、 テンショ ンフランジ 3 1 の内部空間 S とベース.プレー ト 4 1 と間 の気密を保持するものである。
研磨部材 4 0は、 円盤状のベースプレート （ベース部材） 4 1 と、 ベ ースプレート 4 1 とほぼ同じ外径を有する円盤状のパッ ドブレート （研 磨体支持部材） 4 2と、 パッドプレート 4 2よりも若干小さい半径を有 する円形の研磨パッ ド （研磨体） 4 3 とから構成されている。 ベースプ レー ト 4 1の中央部上面側には、 ドライブリング 3 3の （ドライブプレ ート 3 4及びダイアフラム 3 5の） 円形孔 3 4 a , 3 5 aよりも若干小 さい半径を有する円盤状の中心部材 4 4が、 ポルト B 3により固定され ている。 この中心部材 4 4に芯合わせをされたドライブリング 3 3の内 周部は、 ベースプレート 4 1 とこのベースプレート 4 1の上面側にボノレ ト B 4により固定されるリング部材 4 5との間に、 挟持されている。 こ のように、 ベースプレート 4 1力 Sドライブリング 3 3を介してテンショ ンフランジ 3 1 に固定されるこ とで、 スピン ドル 2 0の回転がテンショ ンフランジ 3 1からベースプレート 4 1へ伝達される。 また、 ベースプ レー ト 4 1 力 S ドライブリ ング 3 3 を介してテンショ ンフランジ 3 1 に固 定されることで、 テンショ ンフランジ 3 1は、 ドライブリング 3 3 (特 に、 ドライブプレート 3 4 ) と共に、 研磨部材 4 0をドライブプレート 3 4の面外方向 （上下方向を含む） に変位可能にフレキシブルに支持す る支持部を、 構成している。 研磨部材 4 0には、 その自重による重力が かかっている。 The drive ring 33 is composed of a metal drive plate 34 and a rubber diaphragm 35 laminated on the lower surface thereof. Circular holes 34 a, 35 a having substantially the same radius are formed in the center of each. Is provided. The drive plate 34 and the diaphragm 35 are sandwiched between the tension flange 31 and the ring member 32, and the outer peripheral portions thereof are fixed as described above. However, the drive plate 34 has appropriate flexibility due to three kinds of concentric arc-shaped through holes 34b, 34c, and 34d provided at its own distance from the center. are doing. Therefore, the drive plate 34 can be slightly deformed in an out-of-plane direction (including a vertical direction). The diaphragm 35 maintains airtightness between the internal space S of the tension flange 31 and the base plate 41. The polishing member 40 is composed of a disc-shaped base plate (base member) 41, a disc-shaped pad plate (abrasive body support member) 42 having substantially the same outer diameter as the base plate 41, and a pad plate 42. And a circular polishing pad (polishing body) 43 having a slightly smaller radius. On the upper surface of the center part of the base plate 41, a disk-like shape having a radius slightly smaller than the circular holes 34a, 35a of the drive ring 33 (of the drive plate 34 and the diaphragm 35) is provided. Center member 44 is fixed by port B3. The inner periphery of the drive ring 33 centered on the center member 44 is located between the base plate 41 and the ring member 45 fixed to the upper surface of the base plate 41 by the bonole B 4. It is pinched. In this way, the rotation of the spindle 20 is transmitted from the tension flange 31 to the base plate 41 by being fixed to the tension flange 31 via the base plate 41 1 force S drive ring 33. In addition, by being fixed to the tension flange 31 via the base plate 4 1 force S drive ring 33, the tension flange 31 together with the drive ring 33 (particularly, the drive plate 34) A support portion is configured to flexibly support the polishing member 40 so as to be displaceable in an out-of-plane direction (including a vertical direction) of the drive plate 34. Gravity due to its own weight is applied to the polishing member 40.
なお、 ベースプレート 4 1の外 部から外方に張り出したフランジ 4 1 a の外径は、 リング部材 3 2の内周部から内方に張り出したフランジ 3 2 a の内径よりも大きく形成され、 フランジ 4 1 aがフランジ 3 2 a の上側に位置している。 これにより、 ベースプレート 4 1がリング部材 3 2から抜け出ることがないようになつている。 The outer diameter of the flange 41 a protruding outward from the outer portion of the base plate 41 is formed larger than the inner diameter of the flange 32 a protruding inward from the inner peripheral portion of the ring member 32. 4 1a is located above flange 32a. This prevents the base plate 41 from coming out of the ring member 32.
図 2に示すように、 ベースプレート 4 1の内部には、 面内方向に延ぴ て下面側に複数の吸着開口を有する空気吸入路 7 1が形成されている。
この空気吸入路 7 1は、 中心部材 4 4側にも延びて、 テンショ ンフラン ジ 3 1 の内部空間 S内に開口している。 この開口には、 スピン ドル 2 0 の中央に貫通形成された空気供給路 2 1内を延びた吸入管 7 2が接続さ れている。 ベースプレート 4 1の下面側にパッ ドプレート 4 2を位置さ せた状態でこの吸入管 7 2から空気を吸入することにより、 パッ ドプレ ート 4 2をベースプレート 4 1に吸着取り付けできるようになつている ここで、 ノ ッ ドプレート 4 2は、 ベースプレ一ト 4 1 との間に設けられ たセンターピン P 1 と位置決めピン P 2とにより、 芯出しと回転方向の 位置決めとがなされる。 研磨パッ ド 4 3は研磨により次第に劣化する消 耗品であるためパッ ドブレート 4 2の下面に着脱自在に取り付けられ (例えば接着剤による）、研磨パッ ド 4 3の交換作業が容易になるように なっている。 As shown in FIG. 2, inside the base plate 41, an air suction passage 71 extending in an in-plane direction and having a plurality of suction openings on a lower surface side is formed. The air suction passage 71 extends toward the center member 44 and opens into the internal space S of the tension flange 31. A suction pipe 72 extending through an air supply path 21 formed through the center of the spindle 20 is connected to this opening. By sucking air from the suction pipe 72 with the pad plate 42 positioned on the lower surface side of the base plate 41, the pad plate 42 can be attached to the base plate 41 by suction. Here, the centering and the rotation direction of the node plate 42 are performed by the center pin P 1 and the positioning pin P 2 provided between the node plate 42 and the base plate 41. Since the polishing pad 43 is a consumable product that gradually deteriorates due to polishing, the polishing pad 43 is detachably attached to the lower surface of the pad plate 42 (for example, with an adhesive) so that the replacement operation of the polishing pad 43 is facilitated. Has become.
図 2に示すように、 スピン ドル 2 0の内部に形成された空気供給路 2 1は、 図示しない空気圧送ラインと繋がっており、 ここから空気を圧送 してテンションフランジ 3 1の内部空間 S内の圧力を高め、 研磨部材 4 0を全体的にテンションフランジ 3 1内で下方に付勢することができる ようになつている。 また、 この内部空間 S内の空気圧は、 調整できるよ うになつている。 なお、 空気に代えて他の流体をテンショ ンフランジ 3 1 の内部空間へ圧送するようにしてもよい。 As shown in FIG. 2, an air supply passage 21 formed inside the spindle 20 is connected to an air pressure feed line (not shown), from which air is fed to the inside of the internal space S of the tension flange 31. , So that the polishing member 40 can be urged downward in the tension flange 31 as a whole. Further, the air pressure in the internal space S can be adjusted. Note that another fluid may be pressure-fed to the internal space of the tension flange 31 instead of the air.
したがって、 研磨部材 4 0には、 研磨部材 4 0を全体的に下方へ （す なわち、 ウェハ w側へ） 移動させようとする力 （すなわち、 ウェハ w側 へ向かう力） として、 研磨部材 4 0の自重による重力と内部空間 S内の 空気圧による力とを加算した力が、 加わる。 Therefore, the polishing member 40 has a force for moving the polishing member 40 downward (ie, toward the wafer w side) as a whole (that is, a force toward the wafer w side). A force is obtained by adding the gravity due to its own weight of 0 and the force due to the air pressure in the internal space S.
本実施の形態による研磨装置 1は、 図 1及び図 2に示すように、 研磨 部材 4 0を全体的に下方へ移動させよう とする力に抗して、 研磨部材 4 0を全体的に上方へ移動させよう とする付勢力を与える付勢力付与部 5
0を、 備えている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the polishing apparatus 1 according to the present embodiment raises the polishing member 40 entirely upward against the force of moving the polishing member 40 entirely downward. Urging force applying unit that applies an urging force to move to 0 is provided.
本実施の形態では、 付勢力付与部 5 0は、 円環状の磁石保持板 5 1を 介してベースプレート 4 1に対して固定された円環状の永久磁石 5 3 と 円環状の磁石保持板 5 2を介してテンショ ンフランジ 3 1に対して固定 された円環状の永久磁石 5 4と、 から構成されている。 磁石保持板 5 1 は、 ベースプレート 4 1 の外周部に、 そこから外方に張り出すように取 り付けられている。 磁石保持板 5 2は、 テンショ ンフランジ 3 1の円筒 部材 3 1 bの外周部に、 そこから外方に張り出すように取り付けられて いる。 永久磁石 5 3 , 5 4は、 磁石保持板 5 1 の上面及び磁石保持板 5 2の下面にそれぞれ取り付けられ、 上下方向に互いに対向している。 永 久磁石 5 3 , 5 4は両方とも上側が N極で下側が S極であり、 それらの 対向面は異極となっている。これにより、永久磁石 5 3， 5 4との間に、 円周方向の全体に渡って上下方向の吸引力の磁力が作用する。 本実施の 形態では、 この磁力が、 研磨部材 4 0を全体的に上方へ移動させようと する付勢力となっている。 この磁力の大きさは、 例えば研磨部材 4 0の 自重による重力とほぼ同じ大きさとなるように設定してもよいが、 それ よりかなり大きくなるように設定しておく ことが好ましい。 これは、 空 気圧を低い範囲で制御する場合には、 空気圧を高い範囲で制御する場合 に比べて、 高精度で空気圧を制御することができないので、 ウェハ Wと 研磨パッ ド 4 3 との間の荷重を十分に小さくする場合においても、 テン ションフランジ 3 1の内部空間 S内の空気圧を高く して、 高精度で荷重 を設定することができるようにするためである。 なお、 本実施の形態で は、 言うまでもなく、 研磨部材 4 0の自重による重力と内部空間 S内の 空気圧による力とを加算した力の大きさは、 ウェハ Wと研磨パッ ド 4 3 との間の所望の荷重に応じた力の大きさだけ、 前記磁力の大きさより大 きく される。
なお、 永久磁石 5 3 , 5 4のう ちの一方を、 磁性材料 （例えば、 鉄） からなる円環状の部材で置き換えてもよい。 永久磁石 5 3を磁性材料の 部材で置き換える場合、 ベースプレート 4 1及び磁石保持板 5 1 も同じ 材料で構成すれば、 当該材料でこれらを一体に構成することも可能であ る。 同様に、 永久磁石 5 4を磁性材料の部材で置き換える場合、 円筒部 材 3 1 b及び磁石保持板 5 2も同じ材料で構成すれば、 当該材料でこれ らを一体に構成することも可能である。 また、 永久磁石 5 3， 5 4のう ちの一方又は両方を電磁石で置き換えることも可能である。 さらに、 永 久磁石 5 3 , 5 4を円環状に構成せずに、 例えば、 円周方向に沿って複 数に分割してもよい。 In the present embodiment, the urging force applying portion 50 includes an annular permanent magnet 53 fixed to the base plate 41 via an annular magnet holding plate 51 and an annular magnet holding plate 52. And a ring-shaped permanent magnet 54 fixed to the tension flange 31 via the. The magnet holding plate 51 is attached to the outer peripheral portion of the base plate 41 so as to project outward therefrom. The magnet holding plate 52 is attached to the outer peripheral portion of the cylindrical member 31b of the tension flange 31 so as to project outward therefrom. The permanent magnets 53 and 54 are attached to the upper surface of the magnet holding plate 51 and the lower surface of the magnet holding plate 52, respectively, and oppose each other in the vertical direction. Permanent magnets 5 3 and 5 4 both have an N pole on the upper side and an S pole on the lower side, and their opposing surfaces have different poles. As a result, a magnetic force of a vertical attraction force acts on the permanent magnets 53 and 54 over the entire circumference in the circumferential direction. In the present embodiment, this magnetic force is an urging force for moving the polishing member 40 as a whole upward. The magnitude of the magnetic force may be set to be substantially the same as, for example, the gravity of the polishing member 40 due to its own weight, but is preferably set to be considerably larger than that. This is because, when controlling the air pressure in a low range, the air pressure cannot be controlled with high accuracy compared to controlling the air pressure in a high range, so that the distance between the wafer W and the polishing pad 43 is low. This is because, even when the load of the tire is sufficiently reduced, the air pressure in the internal space S of the tension flange 31 is increased so that the load can be set with high accuracy. In the present embodiment, needless to say, the magnitude of the force obtained by adding the gravity due to the weight of the polishing member 40 and the force due to the air pressure in the internal space S is between the wafer W and the polishing pad 43. The magnitude of the force corresponding to the desired load is made larger than the magnitude of the magnetic force. One of the permanent magnets 53 and 54 may be replaced by an annular member made of a magnetic material (for example, iron). When the permanent magnet 53 is replaced by a member made of a magnetic material, if the base plate 41 and the magnet holding plate 51 are also made of the same material, they can be integrally formed of the material. Similarly, when replacing the permanent magnet 54 with a member made of a magnetic material, if the cylindrical member 31b and the magnet holding plate 52 are also made of the same material, it is possible to integrally form them with the material. is there. It is also possible to replace one or both of the permanent magnets 53, 54 with an electromagnet. Further, the permanent magnets 53 and 54 may not be formed in an annular shape, but may be divided into a plurality in the circumferential direction, for example.
また、 本実施の形態では、 図 2に示すように、 空気供給路 2 1内を螺 旋状に延びてテンシヨンフランジ 3 1の内部空間 S内に開口した研磨剤 供給管 8 1は、 スピンドル 2 0と中心部材 4 4との間に設けられた接続 具 8 2を介して、 中心部材 4 4を貫通して設けられた供給路 8 3、 セン ターピン P 1内を貫通する流路 8 4、 ノ、。ッ ドプレート 4 2内に形成され た流路 8 5及び研磨パッド 4 3に設けられた流路 8 6と繋がっており、 図示しない研磨剤供給装置より供給されるシリカ粒等を含んだ液状のス ラリー （研磨剤） を研磨パッ ド 4 3の下面側に供給することができるよ うになつている。 Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the abrasive supply pipe 81 extending spirally in the air supply path 21 and opening into the internal space S of the tension flange 31 includes a spindle A supply passage 83 provided through the center member 44 and a flow passage 84 passing through the center pin P1 via a connecting member 82 provided between 20 and the center member 44. , No ,. And a flow path 85 formed in the pad plate 42 and a flow path 86 provided in the polishing pad 43, and a liquid containing silica particles and the like supplied from an abrasive supply device (not shown). The slurry (abrasive) can be supplied to the lower surface side of the polishing pad 43.
次に、 本実施の形態による研磨装置 1の動作について、 説明する。 ゥ ェハ Wの研磨を行うには、 先ず回転テープル 1 3の上面に被研磨物であ るウェハ Wを吸着保持し、 電動モータ M 1を駆動して回転テーブル 1 3 を回転させる。 ここで、 ウェハ Wは、 その中心が回転テーブル 1 3の中 心に一致するように、 回転テーブル 1 3に取り付けられる。 次に、 電動 モータ M 3を駆動して第 2移動ステージ 1 7をウェハ Wの上方に位置さ せ、 電動モータ M 4によりスピン ドル 2 0を駆動して研磨工具 3 0を回
転させる。 続いて電動モータ M 2を駆動して研磨工具 3 0を降下させ、 研磨パッ ド 4 3をウェハ Wの表面に上方から所望の荷重で押し当てると ともに、 電動モータ M 3を駆動して研磨工具 3 0をウェハ表面と平行な 方向に揺動させる。 このとき、 前述したようにして、 スラリー （研磨剤） が研磨パッ ド 4 3の下面側に供給される。 Next, the operation of the polishing apparatus 1 according to the present embodiment will be described. In order to polish the wafer W, first, the wafer W to be polished is suction-held on the upper surface of the rotary table 13 and the electric motor M1 is driven to rotate the rotary table 13. Here, the wafer W is mounted on the turntable 13 such that the center thereof coincides with the center of the turntable 13. Next, the electric motor M3 is driven to position the second moving stage 17 above the wafer W, and the spindle 20 is driven by the electric motor M4 to rotate the polishing tool 30. Invert. Subsequently, the electric motor M2 is driven to lower the polishing tool 30, the polishing pad 43 is pressed against the surface of the wafer W from above with a desired load, and the electric motor M3 is driven to drive the polishing tool 30. Swing 30 in the direction parallel to the wafer surface. At this time, the slurry (abrasive) is supplied to the lower surface side of the polishing pad 43 as described above.
このように、 ウェハ Wの表面は、 研磨剤の供給を受けつつ、 ウェハ W 自身の回転運動と研磨工具 3 0の （すなわち研磨パッ ド 4 3の） 回転及 び摇動運動とにより研磨されて平坦化されるのである。 As described above, the surface of the wafer W is polished by the rotation of the wafer W itself and the rotation and the movement of the polishing tool 30 (that is, the polishing pad 43) while being supplied with the abrasive. It is flattened.
そして、 このような研磨時の研磨パッド 4 3 とウェハ Wとの間の荷重 は、 前述した上方向への付勢力 （本実施の形態では、 永久磁石 5 3， 5 4間の磁力） の大きさを研磨部材 4 0の自重による重力の大きさ以上の 任意の大きさに設定しておき、 テンションフランジ 3 1の内部空間 S内 の空気圧を適宜に調整することで、 ゼロ以上の任意の荷重に設定するこ とができる。 したがって、 本実施の形態によれば、 研磨時の研磨パッ ド 4 3 とウェハ Wとの間の荷重を、 研磨部材 4 0の自重による荷重より小 さい荷重、 例えば 7 g / c m 2 0 . 1 s i ) 以下の極低荷重にす ることができる。 よって、 ウェハ Wが L o w— k材料を用いたものであ つても、 ウェハ Wの研磨時に L o w - k材料の多孔質構造が破壊される 可能性が大幅に低減し、 歩留りが著しく向上する。 The load between the polishing pad 43 and the wafer W during such polishing is the magnitude of the above-described upward biasing force (the magnetic force between the permanent magnets 53 and 54 in the present embodiment). Is set to an arbitrary size that is equal to or greater than the gravity of the abrasive member 40 due to its own weight, and by appropriately adjusting the air pressure in the internal space S of the tension flange 31, an arbitrary load of zero or more is obtained. Can be set to Therefore, according to the present embodiment, the load between polishing pad 43 and wafer W during polishing is smaller than the load due to the weight of polishing member 40, for example, 7 g / cm 2 0.1. si) Extremely low load below. Therefore, even if the wafer W is made of a low-k material, the possibility that the porous structure of the low-k material is destroyed during the polishing of the wafer W is greatly reduced, and the yield is significantly improved. .
ところで、 テンションフランジ 3 1の内部空間 S内の空気圧は、 必ず しも大気圧より高くする必要はなく、 大気圧としてもよい。 この場合、 空気供給路 2 1を大気に開放すればよい。 この場合であっても、 前述し た上方向への付勢力 （本実施の形態では、 永久磁石 5 3， 5 4間の磁力） を、 ゼロより大きくかつ研磨部材 4 0の自重による重力より小さい任意 の大きさの力に設定すれば、 その設定に応じた、 ゼロより大きくかつ研 磨部材 4 0の自重による荷重より小さい任意の荷重を、 研磨パッ ド 4 3
とウェハ Wとの間に加えることができる。 したがって、 この場合にも前 述した利点が得られる。 なお、 テンションフランジ 3 1の内部空間 Sを 大気圧のままにする場合には、 ダイアフラム 3 5を除去してもよレ、。 By the way, the air pressure in the internal space S of the tension flange 31 does not necessarily need to be higher than the atmospheric pressure, and may be the atmospheric pressure. In this case, the air supply path 21 may be opened to the atmosphere. Even in this case, the above-described upward biasing force (in the present embodiment, the magnetic force between the permanent magnets 53, 54) is larger than zero and smaller than the gravity caused by the own weight of the polishing member 40. If the force is set to an arbitrary magnitude, an arbitrary load greater than zero and smaller than the load due to the weight of the polishing member 40 according to the setting is applied to the polishing pad 4 3 And the wafer W. Therefore, in this case as well, the advantages described above are obtained. When the internal space S of the tension flange 31 is kept at the atmospheric pressure, the diaphragm 35 may be removed.
[第 2の実施の形態] [Second embodiment]
図 4は、 本発明の第 2の実施の形態による研磨装置の要部を示す部分 断面側面図である。 図 4において、 図 1乃至図 3中の要素と同一又は対 応する要素には同一符号を付し、 その重複する説明は省略する。 FIG. 4 is a partial cross-sectional side view showing a main part of a polishing apparatus according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same or corresponding elements as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
本実施の形態が前記第 1の実施の形態と異なる所は、 前記第 1の実施 の形態では、 永久磁石 5 4が円環状の磁石保持板 5 2を介してテンショ ンフランジ 3 1に固定されているのに対し、 本実施の形態では、 永久磁 石 5 4が、 磁石保持板 1 5 2を介して、 研磨工具 3 0を回転自在に支持 する第 2移動ステージ 1 7に対して固定されている点のみである。 磁石 保持板 1 5 2は'、 第 2移動ステージ 1 7から外方に張り出して下方に延 びた円筒状に構成されている。 磁石 5 4は、 磁石保持板 1 5 2の下端部 に固定されている。 The difference between this embodiment and the first embodiment is that in the first embodiment, the permanent magnet 54 is fixed to the tension flange 31 via the annular magnet holding plate 52. On the other hand, in the present embodiment, the permanent magnet 54 is fixed to the second moving stage 17 that rotatably supports the polishing tool 30 via the magnet holding plate 152. It is only a point. The magnet holding plate 15 2 ′ is formed in a cylindrical shape extending outward from the second moving stage 17 and extending downward. The magnet 54 is fixed to the lower end of the magnet holding plate 152.
本実施の形態によっても、 前記第 1の実施の形態と同様の利点が得ら れる。 According to this embodiment, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained.
[第 3の実施の形態] [Third embodiment]
図 5は、 本発明の第 3の実施の形態による研磨装置における研磨工具 3 0の付近の拡大断面図であり、 図 2に対応している。 図 5において、 図 1乃至図 3中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、 そ の重複する説明は省略する。 FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view near the polishing tool 30 in the polishing apparatus according to the third embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. In FIG. 5, the same or corresponding elements as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
本実施の形態が前記第 1の実施の形態と異なる所は、 以下に説明する 点のみである。 前記第 1の実施の形態では、 付勢力付与部 5 0が前述し た上方向への付勢力として磁力を生ずるのに対し、 本実施の形態では、 付勢力付与部 5 0が前述した上方向への付勢力としてローレンツ力を生
ずるように構成されている。 This embodiment is different from the first embodiment only in the points described below. In the first embodiment, the urging force applying unit 50 generates a magnetic force as the above-described upward urging force, whereas in the present embodiment, the urging force applying unit 50 Generates Lorentz force as an urging force It is configured to shift.
すなわち、 本実施の形態では、 付勢力付与部 5 0は、 円環状の永久磁 石 2 5 4 , 2 5 5 と、 1つのコイル 2 5 8とから構成されている。 ベー スプレー ト 4 1 の外周部に、 そこから外方に張り出すように、 円環状の 張出部材 2 5 1が取り付けられている。 永久磁石 2 5 4， 2 5 5は、 張 出部材 2 5 1の外縁部からテンションフランジ 3 1の外方に張り出して 上方に延びる同心状の 2つの円筒部からなる磁石保持フレーム 2 5 2， 2 5 3に、 設けられている。 円筒状のコイル保持フレーム 2 5 7カ 、 テ ンシヨ ンフランジ 3 1 の円筒部 3 1 bの外周部に取り付けられ、 そこか ら外方に張り出して下方に延び、 その下端部が両永久磁石 2 5 4， 2 5 5の間に位置している。 コイル 2 5 8は、 このコイル保持フレーム 2 5 7に卷き付けられている。 That is, in the present embodiment, the urging force applying section 50 is configured by the annular permanent magnets 254 and 255 and one coil 258. An annular projecting member 251 is attached to the outer periphery of the base plate 41 so as to project outward therefrom. The permanent magnets 25 4 and 25 5 extend from the outer edge of the extension member 25 1 to the outside of the tension flange 31 and extend upward to form a magnet holding frame 25 2 composed of two concentric cylindrical portions. 2 5 3 is provided. The cylindrical coil holding frame 25 7 is attached to the outer periphery of the cylindrical portion 3 1 b of the tension flange 31, extends outward from it and extends downward, and the lower ends thereof are the two permanent magnets 25. It is located between 4, 255. The coil 258 is wound around the coil holding frame 257.
ここで、 永久磁石 2 5 4， 2 5 5は各々上下に分極しているが、 上下 それぞれ異なる極同士が対向している （外側の永久磁石 2 5 4は上側が S極、 下側が N極であり、 内側の永久磁石 2 5 5は上側が N極、 下側が S極）。 このため、 永久磁石 2 5 4， 2 5 5の上下部には、 向きの異なる 2種の磁界が研磨部材 4 0の半径方向を向いて生じた状態となっている コイル 2 5 8は、 スピン ドル 2 0の回転軸を中心とするほぼ全周に渡 る円弧部が水平部分となるようにコイル保持フレーム 2 5 7に巻き付け られており、 コイル 2 5 8の垂直部分はコイル保持フレーム 2 5 7の上 下壁に沿って上下方向に延びている。 このため、 各コイル 2 5 8の水平 部分は上下 2列 （図 5において U， Lで示す） となるが、 これら両水平 部分 U , Lは、 上記永久磁石 2 5 4 , 2 5 5間の上下部に生ずる 2種の 磁界を各々直角に横切るように位置している。 Here, the permanent magnets 254 and 255 are polarized vertically, but different poles are facing each other. (The outer permanent magnet 254 has an S pole on the upper side and an N pole on the lower side.) The inner permanent magnet 255 has an N pole on the upper side and an S pole on the lower side. For this reason, two kinds of magnetic fields having different directions are generated in the upper and lower portions of the permanent magnets 254 and 255 in a state in which the magnetic fields are directed in the radial direction of the polishing member 40. The circular portion around the entire circumference centered on the rotation axis of the dollar 20 is wound around the coil holding frame 257 so as to be a horizontal portion, and the vertical portion of the coil 258 is wound around the coil holding frame 25. 7 extends vertically along the upper and lower walls. For this reason, the horizontal portion of each coil 258 becomes two rows of upper and lower rows (indicated by U and L in FIG. 5), and both horizontal portions U and L are between the permanent magnets 254 and 255. The two magnetic fields generated in the upper and lower parts are located so as to cross each other at right angles.
コイル 2 5 8に電流を流すと、 そのコイル 2 5 8の水平部分を流れる 電流と上記磁界は直交することとなり、 これら両者間には電流と磁界と
の両方に直交するローレンツ力が作用する。 コイル 2 5 8の電流の向き を適切に設定するこ'とで、 このローレンツ力が、 永久磁石 2 5 4， 2 5 5すなわちベースプレート 4 1を上方向へ移動させよう とする力となる 本実施の形態によっても、 前記第 1の実施の形態と同様の利点が得ら れる。 When a current flows through the coil 258, the current flowing through the horizontal portion of the coil 258 and the above-mentioned magnetic field are orthogonal to each other. The Lorentz force perpendicular to both acts. By properly setting the direction of the current of the coil 258, this Lorentz force becomes a force to move the permanent magnets 254, 255, that is, the base plate 41 upward. According to this embodiment, the same advantage as that of the first embodiment can be obtained.
[第 4の実施の形態] [Fourth embodiment]
図 6は、 本発明の第 4の実施の形態による研磨装置において用いられ る、 研磨パッ ド （研磨体） 4 3を貼り付けたパッ ドプレート （研磨体支 持部材） 4 2を示す断面図である。 図 6において、 図 1乃至図 3中の要 素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、 その重複する説明は省 略する。 FIG. 6 is a sectional view showing a pad plate (polishing body support member) 42 to which a polishing pad (polishing body) 43 is attached, which is used in the polishing apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. It is. In FIG. 6, the same or corresponding elements as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
本実施の形態による研磨装置が前記第 1の実施の形態による研磨装置 と異なる所は、 以下に説明する点のみである。 The polishing apparatus according to the present embodiment is different from the polishing apparatus according to the first embodiment only in the points described below.
図面には示していないが、 本実施の形態では、 図 2中の付勢力付与部 5 0 (永久磁石 5 3， 5 4 ) 及び磁石保持板 5 1 , 5 2が除去されてい る。 Although not shown in the drawings, in the present embodiment, the urging force applying portions 50 (permanent magnets 53, 54) and the magnet holding plates 51, 52 in FIG. 2 are removed.
また、 本実施の形態では、 図 2中の研磨パッ ド 4 3付きのパッ ドプレ ート 4 2に代えて、 図 6 ( a ) 又は図 6 ( b ) に示す研磨パッ ド 4 3付 きパッ ドプレー ト 4 2がベースプレー ト （ベース部材） 4 1 に装着され る。 両者の研磨パッ ド 4 3は同一であるが、 ノ ッ ドプレート 4 2の構造 が次のように異なる。 すなわち、 図 2に示すパッ ドプレート 4 2は単一 の材料 （例えば、 後述する部位 4 2 a と同じ比重の小さい材料） で構成 されているのに対し、 図 6 ( a ) 及ぴ図 6 ( b ) にそれぞれ示すパッ ド プレート 4 2は、 比重の小さい材料 （例えば、 セラミック、 アルミニゥ ム又はその合金） からなる部位 4 2 a と、 比重の大きい材料 （例えば、 鉛） からなる部位 （本実施の形態では、 リング状部材） 4 2 b とから構
成されている。図 2に示すパッ ドプレート 4 2も図 6 ( a )及び図 6 ( b ) に示すパッ ドプレート 4 2も、 外形寸法は同一に構成されている。 図 6 ( a ) に示すパッ ドプレート 4 2と図 6 ( b ) に示すパッ ドプレート 4 2 とでは、 部位 4 2 a と部位 4 2 bとの体積比が異なっている。 したが つて、 図 2、 図 6 ( a ) 及び図 6 ( b ) にそれぞれ示すパッ ドプレート 4 2では、 外形寸法が同一でありながら重量が異なる。 Further, in the present embodiment, instead of the pad plate 42 with the polishing pad 43 in FIG. 2, the pad with the polishing pad 43 shown in FIG. 6 (a) or FIG. 6 (b) is used. The plate 42 is attached to the base plate (base member) 41. The two polishing pads 43 are the same, but the structures of the node plates 42 are different as follows. That is, while the pad plate 42 shown in FIG. 2 is made of a single material (for example, a material having the same small specific gravity as the portion 42 a to be described later), FIG. 6 (a) and FIG. The pad plate 42 shown in (b) includes a portion 42a made of a material having a low specific gravity (for example, ceramic, aluminum or an alloy thereof) and a portion (made of a material having a high specific gravity (for example, lead)). In the embodiment, the ring-shaped member) 4 2 b Has been established. The outer dimensions of the pad plate 42 shown in FIG. 2 and the pad plate 42 shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b) are the same. The pad plate 42 shown in FIG. 6 (a) and the pad plate 42 shown in FIG. 6 (b) have different volume ratios between the portions 42a and 42b. Therefore, the pad plates 42 shown in FIG. 2, FIG. 6 (a) and FIG. 6 (b) have the same outer dimensions but different weights.
なお、 図 6において、 1 8 5， 1 8 6はそれぞれ、 センターピン P 1 及び位置決めピン P 2 (図 6では省略、 図 2参照。） を設けるための孔で ある。 . In FIG. 6, reference numerals 185 and 186 denote holes for providing a center pin P 1 and a positioning pin P 2 (omitted in FIG. 6, see FIG. 2). .
さらに、 本実施の形態では、 テンションフランジ 3 1の内部空間 Sを 大気に開放したままとされる。 したがって、 ダイアフラム 3 5を除去し てもよい。 Furthermore, in the present embodiment, the internal space S of the tension flange 31 is left open to the atmosphere. Therefore, the diaphragm 35 may be removed.
本実施の形態による研磨装置では、 前述した第 1の実施の形態による 研磨装置と同様の動作によってウェハ Wが研磨される。 ただし、 本実施 の形態では、 付勢力付与部 5 0が除去されるとともに、 テンションフラ ンジ 3 1の内部空間 Sが大気圧であるので、 研磨パッ ド 4 3とウェハ W との間には、 研磨部材 4 0の自重による荷重が加わる。 In the polishing apparatus according to the present embodiment, the wafer W is polished by the same operation as the polishing apparatus according to the first embodiment described above. However, in the present embodiment, since the urging force imparting portion 50 is removed and the internal space S of the tension flange 31 is at atmospheric pressure, there is a gap between the polishing pad 43 and the wafer W. A load due to the weight of the polishing member 40 is applied.
本実施の形態によれば、 研磨パッ ド 4 3 とウェハ Wとの間の荷重が研 磨部材 4 0の自重により定まるので、 この荷重を低荷重にすることがで き、 しかも、 その荷重の設定を高い精度で行うことができる。 そして、 本実施の形態によれば、 図 6 ( a ) 又は図 6 ( b ) に示すパッ ドプレー ト 4 2が用いられるので、 部位 4 2 a と部位 4 2 b との体積比を適宜定 めることによって、 研磨パッド 4 3とウェハ Wとの間の荷重を、 ノ、。ッ ド プレート 4 2を前記比重の小さい材料のみで構成した場合の相対的に低 い荷重と、 パッ ドプレート 4 2を前記比重の大きい材料のみで構成した 場合の相対的に高い荷重との間の、 任意の大きさの荷重に設定すること
ができる。 According to the present embodiment, since the load between polishing pad 43 and wafer W is determined by the own weight of polishing member 40, this load can be reduced and the load can be reduced. Settings can be made with high accuracy. Then, according to the present embodiment, pad plate 42 shown in FIG. 6 (a) or FIG. 6 (b) is used, so that the volume ratio between region 42a and region 42b is appropriately determined. By doing so, the load between the polishing pad 43 and the wafer W is reduced. Between a relatively low load when the pad plate 42 is made of only the material having the above specific gravity and a relatively high load when the pad plate 42 is made of only the material having the above specific gravity. Of any size Can be.
したがって、 本実施の形態によれば、 前述した第 1乃至第 3の実施の 形態に比べれば荷重が大きくなるので、 ウェハ Wが L o w— k材料を用 いたものである場合、 L o w— k材料の多孔質構造が研磨時に破壌する 可能性はやや高くなるものの、 研磨部材 4 0の自重による荷重である低 い荷重で研磨を行うので、 多孔質構造の破壌の可能性を低くすることが できる。 そして、 前述したように、 所望の荷重に設定することができる 上、 荷重設定の精度が高いので、 高精度でウェハ Wを平坦化することが できる。 Therefore, according to the present embodiment, since the load is larger than in the first to third embodiments described above, when the wafer W is made of a low-k material, the low-k Although the likelihood of the porous structure of the material rupture during polishing is slightly increased, the polished member 40 is polished with a low load due to its own weight, thereby reducing the possibility of rupture of the porous structure. be able to. As described above, a desired load can be set, and the accuracy of load setting is high, so that the wafer W can be flattened with high accuracy.
なお、 本実施の形態では、 比重の異なる 2種の材料でパッ ドプレート 4 2を構成しているが、 比重の異なる 3種以上の材料でパッ ドプレート In the present embodiment, the pad plate 42 is made of two materials having different specific gravities, but the pad plate is made of three or more materials having different specific gravities.
4 2を構成してもよい。 42 may be configured.
次に、 本発明の一実施の形態による研磨方法について説明する。 この 研磨方法では、 前述した第 4の実施の形態と同様に、 前述した第 1の実 施の形態による研磨装置において、 付勢力付与部 5 0 (永久磁石 5 3， Next, a polishing method according to an embodiment of the present invention will be described. In this polishing method, similarly to the above-described fourth embodiment, in the polishing apparatus according to the above-described first embodiment, the urging force applying section 50 (permanent magnet 53,
5 4 ) 及び磁石保持板 5 1， 5 2を取り除く とともに、 テンショ ンフラ ンジ 3 1の内部空間 Sを大気に開放したままとした研磨装置を用いる。 図 6 ( a ) 及ぴ図 6 ( b ) に示すようなパッ ドプレート 4 2を、 変更し よう とする所望の複数種の荷重 （例えば、 ◦ . l p s i、 0. 2 5 p s i、 0. 5 p s iの 3種類） にそれぞれ応じて、 部材 4 2 a と部材 4 2 bの体積比をそれぞれ変えたものを、予め用意しておく。なお、例えば、 ウェハ Wが 3 0 0 mmウェハの場合、 0. 1 3 ：1は 3. 6 1^ 8重、 0. 2 5 p s iは 9 k g重、 0. 5 p s i は 1 8 k g重に相当する。 この予 め用意する複数のパッ ドプレート 4 2には、 単一の材料からなるパッ ド プレート 4 2を含んでいてもよい。 そして、 各パッ ドプレート 4 2には 研磨パッ ド 4 3を予め貼り付けておく。 ウェハ Wを研磨する場合、 その
複数の研磨パッ ド 4 3付きパッ ドブレ ^"ト 4 2のうちから所望の荷重に 対応する 1つを選択し、 これを前記研磨装置に装着し、 前述した第 4の 実施の形態と同様に、 研磨する。 5 4) and the magnet holding plates 51 and 52 are removed, and a polishing device is used that keeps the internal space S of the tension flange 31 open to the atmosphere. The pad plate 42 as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b) may be loaded with a plurality of different loads (eg, ◦.lpsi, 0.25 psi, 0.5 (3 types of psi) are prepared in advance by changing the volume ratio of the member 42a and the member 42b according to each of them. For example, if the wafer W is a 300 mm wafer, 0.13: 1 becomes 3.6 1 ^ 8 weight, 0.25 psi becomes 9 kg weight, and 0.5 psi becomes 18 kg weight. Equivalent to. The plurality of pad plates 42 prepared in advance may include a pad plate 42 made of a single material. A polishing pad 43 is attached to each pad plate 42 in advance. When polishing wafer W One of a plurality of pad blades with polishing pads 43 corresponding to a desired load is selected from the plurality of pad blades 42 and attached to the polishing apparatus. , Grind.
この研磨方法によれば、 前述した第 4の実施の形態と同様の利点が得 られる他、 複数種の荷重にそれぞれ応じて複数の研磨パッ ド 4 3付きパ ッ ドプレート 4 2を予め用意しておくので、 迅速に荷重を変更すること ができるという利点が得られる。 According to this polishing method, the same advantages as in the above-described fourth embodiment can be obtained, and a plurality of pad plates 42 with polishing pads 43 are prepared in advance according to a plurality of types of loads. The advantage is that the load can be changed quickly.
[第 5の実施の形態] [Fifth Embodiment]
次に、 本発明に係る半導体デバイスの製造方法の実施の形態について 説明する。 図 7は、 半導体デバイス製造プロセスを示すフローチャート である。 半導体デバイス製造プロセスをスタートして、 まずステップ S 2 0 0で、 次に挙げるステップ S 2 0 1〜 S 2 0 4の中から適切な処理 工程を選択する。 選択に従って、 ステップ S 2 0 1〜 S 2 0 4のいずれ かに進む。 Next, an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described. FIG. 7 is a flowchart showing a semiconductor device manufacturing process. The semiconductor device manufacturing process is started. First, in step S200, an appropriate processing step is selected from the following steps S201 to S204. According to the selection, the process proceeds to any of steps S201 to S204.
ステップ S 2 0 1はシリコンウェハの表面を酸化させる酸化工程であ る。 ステップ S 2 0 2は C V D等によりシリ コンウェハ表面に絶縁膜を 形成する C V D工程である。 ステップ S 2 0 3はシリ コンウェハ上に電 極膜を蒸着等の工程で形成する電極形成工程である。 ステップ S 2 0 4 はシリコンウェハにイオンを打ち込むイオン打ち込み工程である。 Step S201 is an oxidation step of oxidizing the surface of the silicon wafer. Step S202 is a CVD step of forming an insulating film on the silicon wafer surface by CVD or the like. Step S203 is an electrode forming step of forming an electrode film on a silicon wafer by a process such as vapor deposition. Step S204 is an ion implantation step of implanting ions into the silicon wafer.
C V D工程 （ S 2 0 2 ) もしくは電極形成工程 （ S 2 0 3 ) の後で、 ステップ S 2 0 9に進み、 C M P工程を行うかどうかを判断する。 行わ ない場合はステップ S 2 0 6に進むが、 行う場合はステップ S 2 0 5に 進む。 ステップ S 2 0 5は C M P工程であり、 この工程では、 本発明に 係る研磨装置又は本発明に係る研磨方法を用いて、 層間絶縁膜の平坦化 や、 半導体デバイスの表面の金属膜の研磨によるダマシン （damascene) の形成等が行われる。
C M P工程 （S 2 0 5 ) または酸化工程 （S 2 0 1 ) の後でステップ S 2 0 6に進む。 ステップ S 2 0 6はフォ トリソグラフイエ程である。 この工程では、 シリ コンウェハへのレジス トの塗布、 露光装置を用いた 露光によるシリコンウェハへの回路パターンの焼き付け、 露光したシリ コンウェハの現像が行われる。 さらに次のステップ S 2 0 7は、 現像し たレジス ト像以外の部分をエッチングにより削り、 その後レジス ト剥離 を行い、 ェツチングが済んで不要となったレジス トを取り除くェッチン グ工程である。 After the CVD step (S202) or the electrode forming step (S203), the process proceeds to step S209 to determine whether to perform the CMP step. If not, go to step S205. If yes, go to step S205. Step S205 is a CMP step, in which the polishing apparatus according to the present invention or the polishing method according to the present invention is used to planarize an interlayer insulating film or polish a metal film on the surface of a semiconductor device. The formation of damascene is performed. After the CMP step (S205) or the oxidation step (S201), the process proceeds to step S206. Step S206 is about the same as photolithography. In this step, a resist is applied to the silicon wafer, a circuit pattern is printed on the silicon wafer by exposure using an exposure apparatus, and development of the exposed silicon wafer is performed. Further, the next step S207 is an etching step in which portions other than the developed resist image are etched away and then the resist is peeled off to remove the unnecessary resist after the etching.
次にステップ S 2 0 8で必要な全工程が完了したかを判断し、 完了し ていなければステップ S 2 0 0に戻 J9、 先のステップを繰り返して、 シ リコンウェハ上に回路パターンが形成される。 ステップ S 2 0 8で全ェ 程が完了したと判断されればェンドとなる。 Next, in step S208, it is determined whether or not all necessary processes have been completed.If not, the process returns to step S200 and J9, and the previous steps are repeated to form a circuit pattern on the silicon wafer. You. If it is determined in step S208 that all steps have been completed, the process ends.
本発明に係る半導体デバイス製造方法では、 C M P工程において本発 明に係る研磨装置又は研磨方法を用いているため、 半導体デバイスを歩 留り良く低コス トで製造することができる。 また、 本発明による半導体 デバイス製造方法により製造された半導体デバイスでは、歩留りが高く、 かつ、 安価な半導体デバイスとなる。 なお、 上記半導体デバイス製造プ ロセス以外の半導体デバイス製造プロセスの C M P工程に本発明による 研磨装置を用いても良い。 In the semiconductor device manufacturing method according to the present invention, since the polishing apparatus or the polishing method according to the present invention is used in the CMP step, semiconductor devices can be manufactured with high yield at low cost. Further, a semiconductor device manufactured by the semiconductor device manufacturing method according to the present invention has a high yield and is inexpensive. The polishing apparatus according to the present invention may be used in a CMP process of a semiconductor device manufacturing process other than the semiconductor device manufacturing process.
以上、 本発明の各実施の形態について説明したが、 本発明はこれらに 限定されるものではない。
The embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these.
Claims
1 . 研磨部材を有する研磨工具の前記研磨部材と被研磨物との間 に荷重を加えつつ、 前記研磨工具と前記被研磨物とを相対移動させるこ とにより、 前記被研磨物を研磨する研磨装置であって、 1. A polishing tool having a polishing member, which applies a load between the polishing member and the object to be polished while relatively moving the polishing tool and the object to be polished, thereby polishing the object to be polished. A device,
前記研磨部材を全体的に前記被研磨物側へ移動させようとする力に抗 して、 前記研磨部材を全体的に前記被研磨物とは反対側へ移動させよう とする付勢力を与える付勢力付与部を備えたことを特徴とする研磨装置 A biasing force is applied to move the polishing member entirely to the opposite side of the object to be polished against the force of moving the polishing member entirely to the object to be polished. Polishing apparatus provided with a power applying section
2 . 研磨部材を有する研磨工具の前記研磨部材と被研磨物との間に荷 重を加えつつ、 前記研磨工具と前記被研磨物とを相対移動させることに より、 前記被研磨物を研磨する研磨装置であって、 2. A polishing tool having a polishing member is polished by applying a load between the polishing member and the object to be polished while relatively moving the polishing tool and the object to be polished. A polishing apparatus,
前記研磨部材を全体的に前記被研磨物側へ移動させようとする力に抗 して、 前記研磨部材を全体的に前記被研磨物とは反対側へ移動させよう とする付勢力を与える付勢力付与部を備え、 A biasing force is applied to move the polishing member entirely to the opposite side of the object to be polished against the force of moving the polishing member entirely to the object to be polished. Equipped with a power giving section,
前記付勢力付与部は、 少なく とも前記被研磨物の研磨時において、 定 常的に前記付勢力を与えることを特徴とする研磨装置。 The polishing apparatus, wherein the urging force applying unit constantly applies the urging force at least at the time of polishing the object to be polished.
3 . 前記研磨工具は、 前記研磨部材を変位可能に支持する支持部 を有し、 3. The polishing tool has a support portion that displaceably supports the polishing member,
前記研磨部材及び前記支持部は一緒に回転し、 The polishing member and the support rotate together,
前記付勢力付与部は、 前記研磨部材に固定されるかあるいは前記研磨 部材と一体に構成された第 1の部分と、 前記支持部に固定されるかある いは前記支持部と一体に構成された第 2の部分とを有し、 The urging force imparting portion is fixed to the polishing member or a first portion integrally formed with the polishing member, and is fixed to the support portion or integrally formed with the support portion. Having a second part,
前記第 1の部分と前記第 2の部分との間で前記付勢力を生ずることを 特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の研磨装置。 3. The polishing apparatus according to claim 1, wherein the urging force is generated between the first portion and the second portion.
4 . 前記被研磨物の研磨時に前記研磨部材が前記被研磨物の上側に配 置され、
前記研磨工具は、 前記研磨部材を少なく とも略上下方向に変位可能に 支持する支持部を有し、 4. The polishing member is disposed above the object to be polished when polishing the object to be polished, The polishing tool has a support portion that supports the polishing member so as to be displaceable in at least a substantially vertical direction,
前記研磨部材を全体的に前記被研磨物側へ移動させよう とする前記力 は、 前記研磨部材の自重による重力を含むことを特徴とする請求の範囲 第 1項から第 3項のうちいずれか 1項に記載の研磨装置。 The force for moving the polishing member as a whole toward the object to be polished includes gravity caused by the own weight of the polishing member, any one of claims 1 to 3. The polishing apparatus according to item 1.
5 . 前記研磨部材と前記被研磨物との間に加えられる前記荷重は、 前 記研磨部材の自重による荷重より小さいことを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の研磨装置。 5. The polishing apparatus according to claim 4, wherein the load applied between the polishing member and the object to be polished is smaller than the load due to the weight of the polishing member.
6 . 前記研磨部材を全体的に前記被研磨物側へ移動させよう とする前 記力は、 流体圧による力を含むことを特徴とする請求の範囲第 1項から 第 5項のうちいずれか 1項に記載の研磨装置。 6. The force according to any one of claims 1 to 5, wherein the force for moving the polishing member as a whole toward the object to be polished includes a force due to fluid pressure. The polishing apparatus according to item 1.
7 . 前記付勢力が磁力又はローレンツ力であることを特徴とする請求 の範囲第 1項から第 6項のうちいずれか 1項に記載の研磨装置。 7. The polishing apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the urging force is a magnetic force or a Lorentz force.
8 . 研磨部材を有する研磨工具の前記研磨部材と被研磨物との間に荷 重を加えつつ、 前記研磨工具と前記被研磨物とを相対移動させることに より、 前記被研磨物を研磨する研磨装置であって、 8. The polishing tool is polished by relatively moving the polishing tool and the workpiece while applying a load between the polishing member and the workpiece in the polishing tool having a polishing member. A polishing apparatus,
前記被研磨物の研磨時に前記研磨部材が前記被研磨物の上側に配置さ れ、 The polishing member is disposed above the object to be polished when polishing the object to be polished,
'前記研磨工具は、 前記研磨部材を少なく とも略上下方向に変位可能に 支持する支持部を有し、 'The polishing tool has a support portion for supporting the polishing member at least vertically displaceably,
前記研磨部材は、 ベース部材と、 研磨体と、 前記研磨体が取り付けら れ前記ベース部材に対して着脱自在に装着される研磨体支持部材とを有 し、 The polishing member has a base member, a polishing body, and a polishing body support member to which the polishing body is attached and which is detachably attached to the base member.
前記研磨体支持部材は、 互いに異なる比重を持つ材料でそれぞれ構成 された 2つ以上の部位を有することを特徴とする研磨装置。 The polishing apparatus according to claim 1, wherein the polishing body support member has two or more portions each formed of materials having different specific gravities.
9 . 研磨部材を有する研磨工具の前記研磨部材と被研磨物との間に荷
重を加えつつ、 前記研磨工具と前記被研磨物とを相対移動させることに より、 前記被研磨物を研磨する研磨装置であって、 前記被研磨物の研磨 時に前記研磨部材が前記被研磨物の上側に配置され、 前記研磨工具は、 前記研磨部材を少なく とも略上下方向に変位可能に支持する支持部を有 .し、 前記研磨部材は、 ベース部材と、 研磨体と、 前記研磨体が取り付け られ前記ベース部材に対して着脱自在に装着される研磨体支持部材とを 有する研磨装置を用い、 9. The load between the polishing member and the object to be polished of the polishing tool having the polishing member. A polishing apparatus for polishing the object to be polished by relatively moving the polishing tool and the object to be polished while adding weight, wherein the polishing member is used to polish the object to be polished when the object to be polished is polished. The polishing tool has a support portion that supports the polishing member at least substantially vertically so that it can be displaced. The polishing member includes a base member, a polishing body, and the polishing body. A polishing apparatus having a polishing body support member attached and detachably mounted to the base member,
前記被研磨物を研磨する研磨方法において、 In the polishing method for polishing the object to be polished,
実質的に同一の外形寸法を有するとともに互いに異なる重量を有する 複数の前記研磨体支持部材を用意し、 Prepare a plurality of abrasive support members having substantially the same outer dimensions and different weights from each other,
前記複数の研磨体支持部材のうちの選択した 1つの研磨体支持部材を 前記ベース部材に装着して、 前記被研磨物を研磨することを特徴とする 研磨方法。 A polishing method, wherein one of the plurality of polishing body support members selected is mounted on the base member and the object to be polished is polished.
1 0 . 前記複数の研磨体支持部材のうちの少なく とも 1つの研磨体支 持部材は、 互いに異なる比重を持つ材料でそれぞれ構成された 2つ以上 の部位を有することを特徴とする請求の範囲第 9項に記載の研磨方法。 10. At least one of the plurality of abrasive body support members has two or more portions each made of a material having a specific gravity different from each other. Item 10. The polishing method according to Item 9.
1 1 . 前記複数の研磨体支持部材のうちの少なく とも 2つの研磨体支 持部材の各々は、 互いに異なる比重を持つ材料でそれぞれ構成された 2 つ以上の部位を有し、 1 1. At least two of the plurality of polishing body support members of the plurality of polishing body support members have two or more portions each formed of a material having a specific gravity different from each other,
前記少なく とも 2つの研磨体支持部材について、 用いられる各材料の 種類が同じでかつ前記各材料の体積比が異なることを特徴とする請求の 範囲第 9項に記載の研磨方法。 10. The polishing method according to claim 9, wherein, for the at least two polishing body support members, the type of each material used is the same and the volume ratio of each material is different.
1 2 . 請求の範囲第 1項から第 8項のうちいずれか 1項に記載の研磨 装置、 又は請求の範囲第 9項から第 1 1項のうちいずれか 1項に記載の 研磨方法を用いて、 半導体ウェハの表面を平坦化する工程を有すること
を特徴とする半導体デバイスの製造方法。
12. The polishing apparatus according to any one of claims 1 to 8 or the polishing method according to any one of claims 9 to 11. Having a step of flattening the surface of the semiconductor wafer A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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